第一代半导体材料：“元素半导体”。20世纪50年代以来,以硅(Si)、锗(Ge)为代表的第一代半导体材料的出现,取代了笨重的电子管,促使集成电路为核心的微电子工业的发展和整个IT产业的飞跃。人们最常用的cpu、GPU等产品,都离不开第一代半导体材料的功劳。可以说是第一代半导体材料奠定了微电子产业的基础。

第二代半导体材料：以GaAs为代表的二元、三元以及四元化合物半导体材料禁带宽度在1.5eV左右的GaAs系列半导体材料。在20世纪60年代，由于硅材料的带隙较窄、电子迁移率和击穿电场较低等原因,硅材料在光电子领域和高频高功率器件方面的应用受到诸多限制。因此,以砷化镓(GaAs)为代表的第二代半导体材料开始崭露头角,使半导体材料的应用进入光电子领域,尤其是在红外激光器和高亮度的红光二极管方面，应用于毫米波器件、卫星通讯、移动通讯和GPS导航等领域，与此同时，4G通信设备因为市场需求增量暴涨，也意味着第二代半导体材料为信息产业打下了坚实基础。

半导体材料主要性能参数比较

半导体主要材料及应用

在材料领域的第一代，第二代，第三代并不具有“后一代优于前一代”的说法。硅（Si）和化合物半导体是两种互补的材料，化合物的某些性能优点弥补了Si晶体的缺点，而Si晶体的生产工艺又明显的有不可取代的优势，且两者在应用领域都有一定的局限性，因此在半导体的应用上常常采用兼容手段将这二者兼容，取各自的优点，从而生产出符合更高要求的产品，如高可靠、高速度的国防军事产品。因此第一、二代是一种长期共同的状态。

第三代则有望全面取代：第三代宽禁带半导体材料，可以被广泛应用在各个领域，消费电子、照明、新能源汽车、导弹、卫星等，且具备众多的优良性能，可突破第一、二代半导体材料的发展瓶颈，故被市场看好的同时，随着技术的发展有望全面取代第一、二代半导体材料。

根据应用领域分类:微电子材料、光电子材料、光伏材料等；

根据材料的晶体结构分类:单晶半导体材料、多晶半导体材料、非晶半导体材料；

根据材料形状分类:块体半导体材料、薄膜半导体材料；

根据材料的组分构成分类:无机半导体、有机半导体、有机/无机复合半导体。

无机半导体分为：元素半导体和化合物半导体

元素半导体：B,C, Si, Ge, Se, Sn,P, As 等十二种，但除了Si、Ge、Se之外，都没有实用价值，主要是熔点太高，难以制备单晶，杂质太多，难以提纯

化合物半导体：Ⅲ -V, Ⅱ-VI, Ⅳ-Ⅳ,Ⅳ-Ⅵ:GaAs, Cds, SiC, PbS；金属氧化物: Cu2O；过渡金属氧化物: Cr2O3；磁性半导体:CdCr2S4；稀土化合物:EuO等等

导电性特点:

• 金属材料:只有一种导电类型:电子。数量多，电流大，迁移率大。

• 半导体材料:电子(负电)导电，n型半导体空穴(正电)导电，p型半导体

光电性特点:

• 电致发光：在p-n结上加电压，发出激光

• 光生伏特效应：p-n结被光照，产生电子和空穴，产生电流---太阳能电池

半导体材料的高纯特性

• 半导体材料的主要电学特性是电阻率(电导率)，它取决于载流子浓度和载流子迁移率；

• 为了保证利用电活性掺杂剂准确控制载流子浓度，半导体材料本身必须高纯，没有(或尽量少)杂质；

• 在制备半导体材料时，需要高纯的原材料，杂质越少越好；

半导体材料的晶格完整性

• 半导体材料要少缺陷；

• 器件失效；

• 硅材料中的缺陷；

常见的物质状态主要有以下三种：

• 固态：物质分子间的距离较小，排列有序，具有固定的形状和体积。有较高的密度和硬度，分子运动相对缓慢。
• 液态：分子间距离较大，相对无序，但能保持一定的体积。具有流动性，能够适应容器的形状。
• 气态：分子间距离很大，无序且无固定形状和体积。可以迅速扩散，容易压缩。

• 工业制造：材料处理、薄膜沉积等；
• 照明：例如荧光灯和等离子体显示器；
• 太空探索：火箭推进器中的等离子体引擎；
• 科学研究：核聚变等；

• 环保领域：废气处理等。

五、半导体材料中的酸、碱和溶剂

半导体工艺中需要大量化学液体来刻蚀、清洗、冲洗晶圆和其他器件。化学家们把这些化学品分为三大类：

• 酸
  

• 碱

• 溶剂

溶剂是不带电的，pH为中性。水就是溶剂，实际上它溶解其他物质的能力最强。在晶圆工艺中，还比较常用酒精和丙酮，大部分溶剂是易挥发、易燃的，要在通风良好的地方使用，按照规程存储，这是非常重要的。

总之，半导体材料具有特殊导电性能，它的导电性介于导体和绝缘体之间，这使其在电子技术领域具有重要地位。半导体材料广泛应用于集成电路、晶体管、激光技术、光电子器件等方面，是现代电子工业的基础。其性能可通过掺杂等方式进行调控，从而实现各种电子器件的设计和制造，为信息处理、通信、计算机技术等领域的发展提供了关键支撑。

参考文献：