半导体的发展精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇半导体的发展，期待它们能激发您的灵感。

篇1

在大家的不懈努力下，有机半导体技术和材料都取得了很大的发展，这个学科集合了材料学、物理和化学等等很多学科，是一个交叉学科，半导体技术正在不断发展，将来还会以更快的速度发展。一些专家认为，有机半导体材料开发出的各种器件正在改变未来高科技的发展。

1 有机太阳电池

传统的太阳电池是化合物薄膜太阳电池，而新型的太阳电池要采用新型的技术，有机太阳电池将作为一种新型产物摆在大家的面前，有机太阳电池的生产流程很简单，而且可以通过讲解来减少对环境的污染，由于这些优点符合当代社会的需要，所以有机太阳电池越来越受到大家的关注。如此廉价的太阳电池会让世界的能源发生巨大的改变。有机太阳电池比传统的电池更薄，重量更轻，受光面积在不断增加，所以可以大大提高光电的使用效率，在电脑等小型设备当中可以当作电源来用。可以使用有机太阳电池作为OLED屏幕的电源，可以大大减少重量。虽然太阳电池很薄、很轻，也很有柔性，但是它的效率不高，而且寿命也比较短，通过研究，改变太阳电池的缺点，使得效率达到10%，寿命也可以超过5年。

2 有机半导体晶体管

有机半导体材料的晶体管是有机电子器件当中很重要的一种器件，比如OFET。当前OFET的技术主要有聚合物、小分子蒸发或者是小分子溶液铸模等等。OFET的优点是成本低、柔性大等等，有很好的发展前景。OFET的发展很迅速，无论是材料还是制备工艺方面都有了突破，它可以使OLED发光，形成逻辑电路，发光场效应晶体管以及单晶场效应晶体管等等器件都已经开发出来。世界各个国家都在研究有机半导体晶体管，2009年，日本的专家使用液相外延工艺生产了并五苯单晶，几乎是没有任何缺陷的，之后使用这种单晶制成了OFET，场效应的迁移率可以得到0.6cm2/（V.s）。2010年法国研究人员研究出一种能够模仿神经元突触功能的有机存储场效应晶体管，有机半导体晶体管会有希望成为新一代集成电子器件。

3 OLED技术

与LCD技术比较，OLED不仅可以做到折叠和随身携带，还具有更好的可适度、更好的图像质量以及更薄的显示器。现在OLED已经开始应用到手机、以及数码相机等小型设备当中。当前在OLED显示器开发的市场当中占有很大优势的企业有三星、LG以及柯达等等。2010年初，三星展出了OLED笔记本电脑，还推出了带有OLED平面的MP3播放器。预计未来五年智能手机会促使OLED显示器呈现出快速发展的势头。随着OLED技术的快速发展，未来很可能会应用到显示器、照明当中。由于OLED的刷新速率很高，这使得视频图像更加逼真，还可以随时进行图像的更新。未来的报纸也有可能成为OLED显示器，能够更新新闻，还能够卷起来。有机半导体技术已经在很多领域都占有自己的重要位置，很多企业已经开始开发半导体技术的产品。使用OLED技术的玻璃窗在电源关闭的时候和普通的玻璃没区别，但是在接通电源之后就会变成显示器。使用OLED技术的汽车挡风玻璃也不仅仅是挡风，还能够提供其它的帮助。

有机半导体材料作为一种新型材料，经过不断开发和研究，已经进入商品化的阶段，并且会有很好的发展。有机半导体器件成本低，操作流程简单，而且功耗小，这是很多无机半导体器件没有的特点，所以有机半导体器件有很大的发展。但是有机半导体器件在寿命已经性能方面还需要改进。哟及半导体器件的速度比较慢，这使得它取代传统的半导体的可能性不大，所以在这方面需要解决，但是有机半导体更加经济，成本更低，值得推广。

参考文献

[1]陈岩.纳米电子技术――21世纪的电子热点[J].北京工商大学学报：自然科学版，2001(3).

[2]刘明，谢常青，王丛舜，龙世兵，李志钢，易里成荣，涂德钰.纳米加工和纳米电子器件[J]. 微纳电子技术，2005(9).

[3]杜晋军，李俊，洪海丽，刘振起.纳米电子器件的研究进展与军事应用前景[J].装备指挥技术学院学报，2004(4).

篇2

[关键词]半导体；晶体管；超晶格

中图分类号：O47

文献标识码：A

文章编号：1006-0278（2013）08-185-01

一、半导体物理的发展

（一）半导体物理早期发展阶段

20世纪30年代初，人们将量子理论运用到晶体中来解释其中的电子态。1928年布洛赫提出著名的布洛赫定理，同时发展完善固体的能带理论。1931年威尔逊运用能带理论给出区分导体、半导体与绝缘体的微观判据，由此奠定半导体物理理论基础。到了20世纪40年代，贝尔实验室开始积极进行半导体研究，且组织一批杰出的科学家工作在科学前沿。1947年12月，布拉顿和巴丁宣布点接触晶体管试制的成功。1948年6月，肖克利研制结接触晶体管。这三位科学家做出杰出贡献，使得他们共同获得1956年诺贝尔物理学奖。

晶体管的发明深刻改变人类技术发展的进程与面貌，也是社会工业化发展的必然结果。早在20世纪30年代，生产电子设备的企业希望有一种电子器件能有电子管的功能，但没有电子管里的灯丝，这因为加热灯丝不但消耗能量且要加热时间，这会延长工作启动过程。因此，贝尔实验室研究人员依据半导体整流和检波作用特点，考虑研究半导体能取代电子管的可能性，从而提出关于半导体三极管设想。直到1947，他们经反复实验研制了一种能够代替电子管的固体放大器件，它主要由半导体和两根金属丝进行点接触构成，称之为点接触晶体管。之后，贝尔实验室的结型晶体管与场效应晶体管研究工作成功。20世纪50年代，晶体管重要的应用价值使半导体物理研究蓬勃地展开。到了20世纪60年代，半导体物理发展达到成熟和推广时期，在此基础上迎来微处理器与集成电路的发明，这为信息时代到来铺平道路。1958年，安德森提出局域态理论，开创无序系统研究新局面，这也为非晶态半导体物理奠定基础。1967年，Grove等人对半导体表面物理研究已取得重要进展，并使得Si-MOS集成电路稳定性能得以提高。1969年，江崎与朱兆祥提出通过人工调制能带方式制备半导体超晶格。正是在半导体超晶格研究中，冯·克利青发现整数量子霍尔效应。在1982年，崔琦等发现了分数量子霍尔效应，这一系列物理现象的发现正揭开现代半导体物理发展序幕。

（二）半导体超晶格物理的发展

建立半导体超晶格物理是半导体的能带理论发展的必然。之后，人们对各种规则晶体材料性能有相当认识，从而开创以能带理论作为基础的半导体物理体系，也借助其来解释出现的一系列现象。1969年与1976年的分子束外延和金属有机物化学汽相沉积薄膜生长技术正为半导体科学带来一场革命。随微加工技术的逐步发展，加之超净工作条件的建立，实现了晶体的低速率生长，也使人们能创造高质量的异质结构，同时为新型半导体器件设计及应用奠定技术基础。1969年，江崎和朱兆祥第一次提出“超晶格”概念，这里“超”的意思是在天然的周期性外附加人工周期性。1971年，卓以和利用分子束外延技术生长出第一个超晶格材料。从此拉开了超晶格、量子点、量子线和量子阱等等低维半导体材料研究序幕。

二、半导体物理的启示

综上所述，文章简单地对半导体物理的一个发展历程进行了回顾，并可以从中得到以下几点启示：

（一）半导体物理的发展一直与科学实验与工业技术应用紧密联系

20世纪30年代之前，人们已经制成整流器、检波器、光电探测器等半导体器件，同时在实验中发现金属——半导体的接触材料上一些导电特性，可是无法理解这其中的物理机理。一直到能带理论建立后，基础建立起金属——半导体接触理论。随后，在实验过程中却发现该理论与实验测量是有出入的，又提出半导体表面态理论。正由于考虑到半导体表面态影响，贝尔实验室才能成功研制晶体管，这又促进半导体物理发展。不难发现，半导体物理的发展与实验是离不开的，因新的实验结论推动相应理论的建立，而理论发展又会反过来去指导实验的研究。19世纪30年代法拉第发现电磁感应定律，这为电力的广泛应用奠定理论基础，架起电能和机械能相互转化的桥梁，为第二次工业革命铺路。晶体管的成功研制，大规模与超大规模集成电路出现，导致第三次工业革命。这都是涉及信息技术、新材料技术、新能源技术、空间技术和生物技术等众多领域的一场信息技术革命。

篇3

关键词碳化硅；半导体；材料；技术；工艺；发展；

中图分类号：TQ163+.4 文献标识码：A 文章编号：

引言

随着科学技术的发展，宇脱国防,是有勘探等领域对半导体电子器件提出了极为严格的要求，开发研制高温、高频、高功率、高耐压及抗辐射等新型半导体器件成为日益紧迫的问题.目前，半导体行业中常用的Si材料由于本身条件的限制，对上述要求难以胜任;而作为N-N族二元半导体材料的SiC具有较大的热导率、高临界击穿电场、宽禁带、高载流子迁移率等特点，越来越引起人们的重视.国外现已研制出多种SiC器件.特别是在高沮功率器件方面，所制备的SiC MC3SFET等器件的性能远远超出同类Si器件.目前已有SiC蓝色发光器件作为商品出售.随着SiC单晶生长技术和薄膜生长技术的突破，SiC材料在研制高温、高频、大功率、抗辐射半导体器件方面受到极大关注，并加速了该领域的发展步伐.近两年来，国际上已掀起了对SiC材料及器件研究的热潮。

一、半导体材料的特征

半导体材料在自然界及人工合成的材料中是一个大的部类。顾名思义，半导体在其电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。它具有如下的主要特征。（1）在室温下，它的电导率在103—10-9S/cm之间,S为西门子，电导单位，S=1/r(W. cm) ；一般金属为107—104S/cm,而绝缘体则

二、晶体生长

SiC具有同质异型体的特点，其每一种晶体结构都有着自己独特的电学及光学性质.表1给出了常见的几种具有不同晶体结构的SiC的电学特性与硅及砷化稼的比较.在许多器件应用中，SiC的高击穿电场(比硅的5倍还大、宽的禁带宽度吸大于硅的2倍、高载流子饱和漂移速度(是硅的2倍)以及大热导率(大于硅的3倍)将充分发挥器件的应用潜力。

尽管许多年以前人们就已经知道了SiC的一些潜在的优良电学特性，但由于材料生长的原因，直到现在还不能将这些特性充分应用到器件或集成电路中去.目前通过改进型Lely升华的方法得到了大面积重复性好的&H-SiC单晶,1989年2. 54 cm的6H-SiC单晶片首先商业化，此后SiC半导体器件技术得到迅猛发展。

在众多的SiC晶休结构中，4H-sic和6H-S〔由于其单晶生长工艺的成熟性以及较好的重复性，使它们在电子器件中应用比较广泛.市场上可得到的4H或8H SiC晶片的直径已经达到4.445 cm，具体价格根据其规格的不同从800 -2 000美元/片不等，这些产品主要来自于美国的Cree公司.如果晶片的价格有所下降，将会更加促进SiC技术的发展.另外，Westinghouse公司在SiG材料方面也取得了一些可喜的成果:他们成功地制备了半绝缘SiC晶片，其室温下的电阻率大于10Ωcm，并首次得到7. 82 cm的SFC晶片。

4H-S iC的载流子迁移率较8H-SiC.的要高，这使其成为大多数SiC器件的首选材料. 8H-SiG本身固有的迁移率各向异性使之在平行于G轴方向导通率有所下降，导致纵向MOSFET功率器件多选用4H-SiC.为减小纵向MOSFET功率器件中衬底寄生电阻，目前4H-SiC电阻率可达到0.0028dΩcm.4H-SIG的高迁移率掩盖了利用8H-SiG为衬底进行同质外延而生成3G-SiG薄膜所带来的优点。

目前影响SiG电子器件实现的首要因素之一就是控制生长高质量的SiC外延薄膜.在SiC电子器件的实现过程中，控制生长高质量的外延层是关键的一步、目前，化学气相淀积技术可满足制备重复性好的外延层及批t生产这两方面的需求.为了减少由于晶格失配、热膨胀系数不同所带来的缺陷等间题，生长时选用SiC基片.首先要抛光SiC基片使其表面偏离(0001)基面3 ^4度，这将使外延层中原子堆垛顺序与SiC衬底内的原子堆垛顺序相同.同时，为得到N 型外延层，可在反应气体中加人氮气(N2);而P型则加入三甲基铝或三乙基铝.如果在今后的工作中能够很好地解决在大面权Si上异质外延生长低块陷的3GSiC薄膜的问题。那么3C-SiC必将在以后的SiG器件和集成电路中发挥越来越重要的作用。

随着从SiC器件向着SiC集成电路的发展，SiC外延层的均匀性和外延层表面形态的好坏也越来越重要.目前，商业上SiC外延层厚度的容差为士25%，而研究人员报道了修杂均匀性为士20%厚度均匀性容差为士7%的大于5. 08 cm的SiC基片.对于所有的SiC同质外延层，目前均为观察到具有十分理想的表面形貌、据预侧，借助于精密的CVD反应装置、日益成熟的反应条件，在不远的将来这些问题都会迎刃而解、

三、分立器件

近几年来，在一些文献中相继报道了许多SiC器件模型，其中的一些已经进人商品市场.蓝色发光二极管是首次进人商业领域的SiC器件，而小信号二极管、结型场效应晶体管(工作温度大于350℃)以及紫外光敏管也正逐步商品化。到目前为止，对于像金属化、离子注人、表面钝化、氧化及刻蚀等这些基本的器件工艺技术只进行了有限的研究工作(因此SiC器件均未采用优化的器件设计和工艺流程).

篇4

图1显示了一台典型的医疗设备的硬件架构。半导体技术的进步驱动着模拟信号调节，低功率嵌入式控制和无线连接的创新。半导体厂商正在将关键技术应用到医疗保健设备制造商所需要的这些战略领域，以优化其产品。改进的模拟电路

医疗设备的一项重要且独有的特性是能够分析由传感器捕获的低幅值数据信号。高精度模拟部件的进步，如运算放大器，高分辨率A/D和D/A转换器，模拟比较器以及参考电压，为提高新一代医疗设备的精度铺平了道路。

设计人员应该正在寻找一种功能多样，极低功耗，分辨率优于16位的A/D。现在已经有分辨率高达24位的A/D。许多新型的A/D都有自动比较和灵活的转换时间设置，是此类分析的理想选择。片上集成的模拟功能在系统成本方面具有诸多优势。最明显的优势在于，它降低了对外部IC的需求，并减少了BOM和电路板空间。同时，片上模拟功能也包含了低电压检测和内部带隙参考电压功能，从而进一步降低了成本。

降低功耗

不断降低的功耗是另一个领域，半导体设计进步给医疗保健行业带来巨大影响。微控制器是执行了大多数（即使不是全部）应用任务的核心部件。最大程度地利用MCU的功能对于实现电池寿命目标是至关重要的。无论是束之高阁处于待机模式，或者是在执行测量时，提供特定的功能可以影响电池的寿命，并对确定产品对最终用户的价值大有助益。

半导体厂商正在采取步骤，通过一些创新的设计技术来降低MCU的功耗。第一项技术就是增加工作模式。每种低功耗模式都经过精雕细琢，提供特定的功能集，以实现最高效的性能/功耗折中。对某些MCU而言，待机工作模式的功耗可低至205nA。这些工作模式也支持许多MCU在低功耗运转模式下的设备操作，以提供合适的功能和功耗组合。

另一项设计技术是门控时钟，它关闭通往设备的时钟信号。尽管对单个外设的门控时钟只能降低数十微安的功耗，然而在追求尽可能低的功耗时，关闭每个不必要的跟踪和时钟信号是至关重要的。门控时钟通常可以将运行模式功耗降低1/3。

第三项低功耗技术是创建单独的电源域。每个存储器位单元和I/O驱动都有漏电流。MCU存储器和I/O数量越多，漏电流就越大。单独的电源域用于只给保持石英振荡器时钟和实时时钟寄存器所必需的MCU功能子集供电。

上面所讨论的三种低功耗设计技术都在飞思卡尔的Kinetis微控制器和微处理器产品线上得到了实现。上述功能结合使用，可以对医疗设计进行优化，使其工作起来更加高效节能。

无线医疗设备

尽管无线技术已经渗透到了日常生活的许多方面，现在的大多数医疗设备仍然是有线的。通常数据采集传感器通过电线连接到医疗设备上，而后者再通过另一种有线连接方式（很可能是USB）连接到PC。这些有线解决方案给病人带来了很多问题，其中最重要的是易用性。心电图读取通常需要16个导联，这意味着病人会浑身缠满传感器和电线，所以这项测试可能不适于家用。图2显示了新一代ECG无线传感器，它只有创可贴大小。

在选择无线协议时，医疗设备设计人员有各种各样的选择。表1列出了主要的无线协议。

有各种各样的低功耗技术可以用在无线医疗设备中，每种技术都有其一席之地。ANT/ANT+是一种受专利保护的2.4GHz协议，目前主要用于健康和保健产品，而非临床医疗设备。支持ANT技术的产品总量正在快速增长，但只有为数不多的产品采纳了这项技术，这可能是因为其突发传输率只有20kb/s。

与ANT类似，zigBee工作在2.4GHz频带，已经在医疗设备领域得到了一些应用，这主要是因为它特有的医疗保健应用框架。一项重要的区别在于，ZigBee建立在公开标准协议（IEEE802.15.4）的基础之上，而不是像ANT那样的专利协议。ZigBee成功进入临床环境，其中医院的IT专家能够利用其多跳网络组网功能。

智能蓝牙适用于小范围的，只需要短脉冲数据的低功耗应用。低延迟和众多可用的睡眠模式使其拥有了低功耗特性。这些特性，以及蓝牙4.0包含智能蓝牙/蓝牙低功耗这一事实，已经成为了许多移动设备的标准。

医疗人体局域网络或称为MBAN协议是一种新的无线协议，该协议已经为快速的市场采纳做好了充分的准备。MBAN频谱被开发用于低功耗和小范围的医学应用，它被用于将病人从床边的监控和治疗设备中解放出来的“最后一米”应用上。它工作时采用IEEE802.15.6标准，或许能够使用与ZigBee或智能蓝牙相同的射频硬件。半导体厂商已经开始创建解决方案，其中一些将在2012年启动。

篇5

大家上午好！很高兴参加此次宽禁带半导体产业发展论坛暨战略合作签约仪式活动。大家不远千里，齐聚麦城，共同为宽禁带半导体产业发展出谋划策、贡献智慧，这充分体现了对麦城工作的特殊关心和大力支持。在此，我代表麦城市委、市政府，向各位来宾表示热烈的欢迎和衷心的感谢！

刚才，杨院士就宽禁带半导体产业发展的趋势走向作了精彩的阐述，提出了非常宝贵的建议；王校长就东方大学与麦城市进一步深度合作，提出了非常好的思路建议。听后很受启发，很受鼓舞。借此机会，我也谈点个人粗浅的思考与想法。

第一，当前宽禁带半导体产业面临着机遇与挑战并存的发展形势，我们应合力攻破关键核心技术。半导体产业是信息技术产业的核心，是国家重要的基础性、先导性和战略性产业，也是高技术人才和资金密集的高科技产业。从全球来看，半导体芯片及相关领域持续的技术进步，推动了现代信息通信的高速发展，已经形成了一个年销售额达到3000多亿美元的庞大市场。当前，全球半导体芯片产业格局正经历深刻变化，呈现出分工合作、资金密集、结盟研发等三大趋势。全球几大主导国家和地区近年来不断在这一领域加大投资，一些国际巨头像韩国三星、美国英特尔、台积电等7家最大的半导体芯片企业也纷纷投入巨资用于研发，其投资额占全球总投资的比重由1995年的24%快速上升到近年来的80%以上。可以说，这个产业进入的门槛是很高的，留给我们的发展空间也是在不断压缩的。面对这种严峻形势，我们更应该学习借鉴发达国家和地区“抱团取暖”的做法，在科技研发体制上大胆创新突破，吸引集聚全国乃至全球的高端研发资源，集中攻克一批关键核心技术，更好地服务宽禁带半导体产业发展。这对我们来说是一个重大的战略课题，这要靠在座的各位专家贡献你们的智慧和方案。

第二，麦城在发展宽禁带半导体产业方面有着良好的产业基础和一定的研发优势，我们应着力破解产业链和创新链整合的问题。应该说，麦城在宽禁带半导体产业发展方面有一定的先发优势，在碳化硅、晶体材料基础研究、单晶衬体等方面走在了全国前列。比如，与国槐区工业园合作的东方大学晶体材料研究所、微电子学院，拥有国内顶级水平的研发队伍，承担了“973”“863”“核高基”等一批国家重大项目。比如，单晶衬体的龙头企业东方天岳集团，目前已经全面攻克SIC晶体材料制备的核心技术，产业化技术达到国际领先水平，在全球只有美国科锐和东方天岳可以实现批量生产。再如，我市制造业基础较好，拥有重汽、中车麦城、九阳、力诺等一批宽禁带半导体应用骨干企业，这都为宽禁带半导体产业集群发展提供了坚实基础和市场空间。如何打通企业产业链和科研院所创新链以及金融机构资本链之间的通道，更好地延伸拉长产业链条、占据产业发展高地、抢占国际市场份额，这也是一个急需解决的重要课题，非常需要在座各位专家给我们把脉定向，提供金点子、指出好路子。