半導體發(fā)展

半導體的發(fā)現(xiàn)實際上可以追溯到很久以前。1833年，英國科學家電子學之父法拉第最先發(fā)現(xiàn)硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同于一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但法拉第發(fā)現(xiàn)硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現(xiàn)象的首次發(fā)現(xiàn)。 不久，1839年法國的貝克萊爾發(fā)現(xiàn)半導體和電解質(zhì)接觸形成的結(jié)，在光照下會產(chǎn)生一個電壓，這就是后來人們熟知的光生伏特效應，這是被發(fā)現(xiàn)的半導體的第二個特性。 1873年，英國的史密斯發(fā)現(xiàn)硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體的第三種特性。在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關(guān)，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的;如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所特有的第四種特性。同年，舒斯特又發(fā)現(xiàn)了銅與氧化銅的整流效應。半導體的這四個特性，雖在1880年以前就先后被發(fā)現(xiàn)了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結(jié)出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。 2019年10月，一國際科研團隊稱與傳統(tǒng)霍爾測量中僅獲得3個參數(shù)相比，新技術(shù)在每個測試光強度下最多可獲得7個參數(shù)：包括電子和空穴的遷移率;在光下的載荷子密度、重組壽命、電子、空穴和雙極性類型的擴散長度。

半導體在集成電路、消費電子、通信系統(tǒng)、光伏發(fā)電、照明應用、大功率電源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域應用。光伏應用半導體材料光生伏特效應是太陽能電池運行的基本原理?，F(xiàn)階段半導體材料的光伏應用已經(jīng)成為一大熱門 ，是目前世界上增長最快、發(fā)展最好的清潔能源市場。太陽能電池的主要制作材料是半導體材料，判斷太陽能電池的優(yōu)劣主要的標準是光電轉(zhuǎn)化率 ，光電轉(zhuǎn)化率越高 ，說明太陽能電池的工作效率越高。根據(jù)應用的半導體材料的不同 ，太陽能電池分為晶體硅太陽能電池、薄膜電池以及III-V族化合物電池。照明應用LED是建立在半導體晶體管上的半導體發(fā)光二極管 ，采用LED技術(shù)半導體光源體積小，可以實現(xiàn)平面封裝，工作時發(fā)熱量低、節(jié)能高效，產(chǎn)品壽命長、反應速度快，而且綠色環(huán)保無污染，還能開發(fā)成輕薄短小的產(chǎn)品 ，一經(jīng)問世 ，就迅速普及，成為新一代的優(yōu)質(zhì)照明光源，目前已經(jīng)廣泛的運用在我們的生活中。如交通指示燈、電子產(chǎn)品的背光源、城市夜景美化光源、室內(nèi)照明等各個領(lǐng)域 ，都有應用。大功率電源轉(zhuǎn)換交流電和直流電的相互轉(zhuǎn)換對于電器的使用十分重要 ，是對電器的必要保護。這就要用到等電源轉(zhuǎn)換裝置。碳化硅擊穿電壓強度高 ，禁帶寬度寬，熱導性高，因此SiC半導體器件十分適合應用在功率密度和開關(guān)頻率高的場合，電源裝換裝置就是其中之一。碳化硅元件在高溫、高壓、高頻的又一表現(xiàn)使得現(xiàn)在被廣泛使用到深井鉆探，發(fā)電裝置中的逆變器，電氣混動汽車的能量轉(zhuǎn)化器，輕軌列車牽引動力轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域。由于SiC本身的優(yōu)勢以及現(xiàn)階段行業(yè)對于輕量化、高轉(zhuǎn)換效率的半導體材料需要，SiC將會取代Si，成為應用最廣泛的半導體材料。

以GaN(氮化鎵)為代表的第三代半導體材料及器件的開發(fā)是新興半導體產(chǎn)業(yè)的核心和基礎(chǔ)，其研究開發(fā)呈現(xiàn)出日新月異的發(fā)展勢態(tài)。GaN基光電器件中，藍色發(fā)光二極管LED率先實現(xiàn)商品化生產(chǎn)成功開發(fā)藍光LED和LD之后，科研方向轉(zhuǎn)移到GaN紫外光探測器上GaN材料在微波功率方面也有相當大的應用市場。氮化鎵半導體開關(guān)被譽為半導體芯片設(shè)計上一個新的里程碑。美國佛羅里達大學的科學家已經(jīng)開發(fā)出一種可用于制造新型電子開關(guān)的重要器件，這種電子開關(guān)可以提供平穩(wěn)、無間斷電源。 [9] 新型半導體材料在工業(yè)方面的應用越來越多。新型半導體材料表現(xiàn)為其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，擁有卓越的電學特性，而且成本低廉，可被用于制造現(xiàn)代電子設(shè)備中廣泛使用，我國與其他國家相比在這方面還有著很大一部分的差距，通常會表現(xiàn)在對一些基本儀器的制作和加工上，近幾年來，國家很多的部門已經(jīng)針對我國相對于其他國家存在的弱勢，這一方面統(tǒng)一的組織了各個方面的群體，對其進行有效的領(lǐng)導，然后共同努力去研制更加高水平的半導體材料。這樣才能夠在很大程度上適應我國工業(yè)化的進步和發(fā)展，為我國社會進步提供更強大的動力。首先需要進一步對超晶格量子阱材料進行研發(fā)，目前我國半導體材料在這方面的發(fā)展背景來看，應該在很大程度上去提高超高亮度，紅綠藍光材料以及光通信材料，在未來的發(fā)展的主要研究方向上，同時要根據(jù)市場上，更新一代的電子器件以及電路等要求進行強化，將這些光電子結(jié)構(gòu)的材料，在未來生產(chǎn)過程中的需求進行仔細的分析和探討，然后去滿足未來世界半導體發(fā)展的方向，我們需要選擇更加優(yōu)化的布點，然后做好相關(guān)的開發(fā)和研究工作，這樣將各種研發(fā)機構(gòu)與企業(yè)之間建立更好的溝通機制就可以在很大程度上實現(xiàn)高溫半導體材料，更深一步的開發(fā)和利用。