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無論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來看,，半導體的重要性都是非常巨大的,。大部分的電子產(chǎn)品，如計算機,、移動電話或是數(shù)字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關聯(lián),。 常見的半導體材料有硅、鍺,、砷化鎵等,，硅是各種半導體材料應用中最具有影響力的一種。 物質(zhì)存在的形式多種多樣,，固體,、液體、氣體,、等離子體等等,。我們通常把導電性差的材料，如煤,、人工晶體,、琥珀、陶瓷等稱為絕緣體,。而把導電性比較好的金屬如金,、銀、銅,、鐵,、錫、鋁等稱為導體,?？梢院唵蔚陌呀橛趯w和絕緣體之間的材料稱為半導體。與導體和絕緣體相比,，半導體材料的發(fā)現(xiàn)是最晚的,，直到20世紀30年代,，當材料的提純技術(shù)改進以后，半導體的存在才真正被學術(shù)界認可,。 [1] 半導體是指在常溫下導電性能介于導體與絕緣體之間的材料,。半導體是指一種導電性可控，范圍從絕緣體到導體之間的材料,。從科學技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展的角度 來看,，半導體影響著人們的日常工作生活，直到20世紀30年代這一材料才被學界所認可,。 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),。 [3] 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,。 [3] 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,，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,。 [3] 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,。 [3] 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,。 （1）元素半導體。元素半導體是指單一元素構(gòu)成的半導體,，其中對硅,、硒的研究比較早。它是由相同元素組成的具有半導體特性的固體材料,，容易受到微量雜質(zhì)和外界條件的影響而發(fā)生變化,。目前,， 只有硅,、鍺性能好，運用的比較廣,，硒在電子照明和光電領域中應用,。硅在半導體工業(yè)中運用的多,，這主要受到二氧化硅的影響，能夠在器件制作上形成掩膜,，能夠提高半導體器件的穩(wěn)定性,，利于自動化工業(yè)生產(chǎn)。 [2] （2）無機合成物半導體,。無機合成物主要是通過單一元素構(gòu)成半導體材料,，當然也有多種元素構(gòu)成的半導體材料，主要的半導體性質(zhì)有I族與V,、VI,、VII族；II族與IV,、V,、VI、VII族,；III族與V,、VI族；IV族與IV,、VI族;V族與VI族,；VI族與VI族的結(jié)合化合物，但受到元素的特性和制作方式的影響,，不是所有的化合物都能夠符合半導體材料的要求,。這一半導體主要運用到高速器件中,，InP制造的晶體管的速度比其他材料都高，主要運用到光電集成電路,、抗核輻射器件中,。 對于導電率高的材料，主要用于LED等方面,。 [2] （3）有機合成物半導體,。有機化合物是指含分子中含有碳鍵的化合物，把有機化合物和碳鍵垂直,，疊加的方式能夠形成導帶,，通過化學的添加，能夠讓其進入到能帶,，這樣可以發(fā)生電導率,，從而形成有機化合物半導體。這一半導體和以往的半導體相比,，具有成本低,、溶解性好、材料輕加工容易的特點,?？梢酝ㄟ^控制分子的方式來控制導電性能，應用的范圍比較廣,，主要用于有機薄膜,、有機照明等方面。 [2] （4）非晶態(tài)半導體,。它又被叫做無定形半導體或玻璃半導體,，屬于半導電性的一類材料。非晶半導體和其他非晶材料一樣,，都是短程有序,、長程無序結(jié)構(gòu)。它主要是通過改變原子相對位置,，改變原有的周期性排列，形成非晶硅,。晶態(tài)和非晶態(tài)主要區(qū)別于原子排列是否具有長程序,。非晶態(tài)半導體的性能控制難，隨著技術(shù)的發(fā)明,，非晶態(tài)半導體開始使用,。這一制作工序簡單，主要用于工程類,，在光吸收方面有很好的效果,，主要運用到太陽能電池和液晶顯示屏中,。 [2] （5）本征半導體：不含雜質(zhì)且無晶格缺陷的半導體稱為本征半導體。在極低溫度下,，半導體的價帶是滿帶,，受到熱激發(fā)后，價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,，空帶中存在電子后成為導帶,，價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位，稱為空穴,?？昭▽щ姴⒉皇菍嶋H運動，而是一種等效,。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動,。 [5] 它們在外電場作用下產(chǎn)生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電,。這種由于電子-空穴對的產(chǎn)生而形成的混合型導電稱為本征導電,。導帶中的電子會落入空穴，電子-空穴對消失,，稱為復合,。復合時釋放出的能量變成電磁輻射（發(fā)光）或晶格的熱振動能量（發(fā)熱）。在一定溫度下,，電子-空穴對的產(chǎn)生和復合同時存在并達到動態(tài)平衡,，此時半導體具有一定的載流子密度，從而具有一定的電阻率,。溫度升高時,，將產(chǎn)生更多的電子-空穴對，載流子密度增加,，電阻率減小,。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大，實際應用不多,。 [6] 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,。 [7] 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)照明等各個領域 ,，都有應用,。 [7] 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,。
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