实用标准文案 1、硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smart cut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al 引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
中国硅铁产业市场现状及展望内蒙古君正能源化工有限责任公司 郑勇华 2008.9福建厦门
引言： 我是内蒙古君正能源化工有限责任公司的代表郑勇华，我公司是集原煤开采、发电、氯碱化工、特色冶金、建材于一体，按照循环经济产业链的思路所构建的一家企业集团。我们也是硅铁生产厂家之一，现有十台12500KV A矿热炉，年产硅铁10万吨。今天很荣幸能够有机会与各位共同探讨硅铁行业的发展及市场情况。
一、硅铁行业发展情况回顾 伴随着中国经济的高速发展和世界经济的快速增长，中国钢铁工业取得了举世瞩目的成就，到2007年，我国的钢产量已经达到了4.89亿吨，接近全世界钢产量的五分之二。另外，近年来以硅铁作为主要原料的金属镁行业作为一个新兴行业也得到快速发展。以此为背景，硅铁行业在中国得到了迅猛发展，到2007年，我国的硅铁年产能已达到850万吨，占当期世界硅铁产量的65％以上，成为世界硅铁第一生产国和供应国。但是在这一过程中，也走过了一段弯路。 从上世纪50年代开始，在计划经济时期，我国在全国范围内陆续建设了十多家硅铁骨干企业，并引进了大型电炉，这为中国硅铁工业的发展奠定了基础，但随着市场经济体制的确立，从上世纪80年代开始，直到90年代和本世纪初，硅铁行业进入了无序扩张期，其特征是以乡镇经济、集体经济和民营经济参与为主，建设了大量的装备差、工艺落后的小硅铁，不仅劳动强度大，而且能耗高，污染严重。 随着硅铁产能急剧增加，导致供需矛盾凸现，除了在03年04年出现了一轮价格高涨的行情外，市场价格持续低靡，生产厂家行走在亏损或微利边缘。 从国内硅铁产能的分布情况来看，产量排在首位的是内蒙，其次是宁夏、甘肃、青海、山西、陕西。
中国硅产业发展方向与挑战 得益于新能源、新材料等领域需求的快速增长，目前我国硅产业整体实现了长足发展，硅产业技术水平大幅提升。工业硅、多晶硅、单晶硅、有机硅在过去的十年中，产业规模、工艺装备、技术经济指标等方面都取得了长足进步，综合实力明显提高。硅产业规模已跻身我国有色金属工业继铝、铜、铅、锌之后的第五大品种，并且国家统计局已经将硅产品列入国家统计的范畴i。 尽管在国家支持新材料、新能源产业发展的背景下，硅产业取得了一定的成绩，但是硅产业市场仍然面临一些变局和挑战。当前我国硅产业正处于战略转型期，面临着创新能力有待加强、发展质量亟待提升、协调发展不通畅以及行业绿色发展认知等多重挑战，转型发展的任务十分艰巨。 首先，在创新发展、高质量发展方面，硅产业高质量发展要围绕国家战略需求，着力突破电子级多晶硅、单晶硅生产的关键核心技术和工艺。通过发展智能制造，彻底解决产品批次稳定性问题，促进产业迈向中高端，满足我国集成电路等现代制造业发展和维护国家安全的需要。其次，在国内外协调发展方面，从国内产业结构调整上要积极引导工业硅、多晶硅、铸锭、拉晶产能向能源丰富的西部地区有序转移的同时，实现产业规模的合理控制，使产品有市场，需求有保障，供给结构与需求结构相互匹配，实现全产业链的平稳运行与高质量发展。再者，在国际贸易纠纷方面，硅产业相关产品一直以来都是国际贸易纠纷的关注点，早在20世纪90年代，工业硅出口就被欧美国家征收高达200%以上的反倾销税，同时，在我国有机硅、多晶硅发展初期，均受到海外企业的技术封锁和产品倾销。此外，在行业绿色发展方面，国内硅产业应积极贯彻绿色发展理念，在提高产品质量的同时，显著降低能源消耗以及各种废弃污染物的产生，力争建成科技含量高、资源消耗低、环境污染少的绿色制造体系，企业应该将安全标准化作为一项基本要求。 因此，对于我国硅产业的未来发展，要特别重视以下几点：一是要坚持结构调整；二是要坚持技术创新；三是要坚持绿色发展；四是要坚持开放发展；五是要注重防范风险。以下对硅产业中几个主要门类发展情况进行更深入介绍。 1、工业硅
中国硅材料产业现状分析 有研半导体材料股份有限公司供稿 硅材料是制造半导体器件和太阳能电池的关键材料，面对着两个发展着的产业，一个是半导体产业，一个是太阳能光伏产业。半导体产业已经从原来周期性大起大落，平均增速达17%左右，步入一个增速减缓、起伏不大的新时代。而光伏产业正处在以平均30%的年增长速度迅猛发展的时代。作为这两大产业的主要原料，多晶硅紧缺的局面近期内仍将持续。 1 半导体硅片产业 （1）全球半导体硅产业 全球硅片材料生产，主要集中在日、美、德三国，其他还有韩国、马来西亚、芬兰、中国大陆和中国台湾地区。生产的硅片主要有抛光片、外延片、回收片、SOI片及非抛光片等。根据SEMI硅制造商团体(SEMI SMG)最新统计,2007年世界半导体用硅片的产量为86.61亿平方英寸（1英寸=25.4毫米）销售额为121亿美元，产量和销售额增长率分别为8%和21%。世界硅片出货量经历了连续6年的增长。2002-2007年世界硅片的产量和销额如表1所示： 表1 2002-2007年世界硅片的产量和销售额 2002 2003 2004 2005 2006 2007 销售额/亿美元 55 58 73 79 100 121 产量/亿英寸246.81 51.49 62.62 66.45 79.96 86.61 其中: 抛光片 35.21 38.21 46.57 外延片 9.43 11.11 13.63 14.44 18.21 非抛光片 2.17 2.26 2.42 2.25 2.54 注：抛光片包括正片、陪片，但不包括回收片。 从表1可见，在全球硅硅片总交货面积中抛光片约占75%，硅外延片约占
半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构为特征的固态量子器件和电路的新时代，并极有可能触发新的技术革命。半导体微电子和光电子材料已成为21世纪信息社会的二大支柱高技术产业的基础材料。它的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 一、几种重要的半导体材料的发展现状与趋势 1.硅单晶材料 硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。那么随着硅单晶材料的进一步发展，还存在着一些问题亟待解决。硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，它有着很好的应用前景。当然还有以硅材料为基础的SOI材料，也就是半导体/氧化物/绝缘体之意，这种材料在空间得到了广泛的应用。总之，从提高集成电路的成品率，降低成本来看的话，增大硅单晶的直径，仍然是一个大趋势；因为，只有材料的直径增大，电路的成本才会下降。我们知道硅技术有个摩尔定律，每隔18个月它的集成度就翻一番，它的价格就掉一半，价格下降是同硅的直径的增大密切相关的。在一个大圆片上跟一个小圆片上，工艺加工条件相同，但出的芯片数量则不同；所以说，增大硅的直径，仍然是硅单晶材料发展的一个大趋势。那我们从提高硅的
2012年第11期轻金属·1· 基金项目：国家科技部计划（2009GJC10027）；江苏省科技厅创新计划（BM2010480） 作者简介：管俊芳（1965－），女（汉族），山西人，博士，副教授。主要从事矿物材料的研究。Email ：guanjfang@163．com 收稿日期：2012－03－22 ·综述· 硅产业发展现状分析 管俊芳，陈阳，雷绍民 （武汉理工大学资源与环境工程学院，湖北武汉430070） 摘要：近年来光伏产业的迅猛崛起，推动了硅产业的加速发展，硅产品经历了从供不应求到产能过剩的巨变。本文 以工业硅、有机硅、多晶硅和单晶硅四种典型硅产品的生产、市场供需、企业运营状况等方面详细分析了国内外硅产业发展现状，对比分析了发达国家和中国硅产业的特点，论述了我国硅产业发展中存在的问题。关键词：硅产业；工业硅；有机硅；多晶硅；单晶硅 中图分类号：F426.6文献标识码：A 文章编号：1002- 1752（2012）11-01-4Analysis for the development status of silicon industry Guan Junfang ，Chen Yang and Lei Shaomin （School of Resource ＆Environmental Engineering ，Wuhan University of Technology ，Wuhan 430070，China ） Abstract ：With rapid development of photovoltaic industry ，silicon industry has developed increasely in the past few years and silicon products have had great changes from short supply to overcapacity．This article illustrated the development status of silicon industry at home and abroad with the manufacture ，market demand and supply ，status of bussiness operations of the four tipical kinds of silicon products such as silicon ，silicon organo ，polysilicon monocrystal silicon ，analyzed the characteristics of silicon industry in China and developed countries ，and discussed the problems of Chinese silicon industry in develop-ment． Key words ：silicon industry ；silicon ；organo ；silicon ；polysilicon ；monocrystal silicon 硅产业是指硅产品产业或硅材料产业，在我国一般认为是以硅（Si ）为主要构成成分的产品生产和制造产业， 硅材料及相关产品涉及化工、电子、建材等多个行业，已渗透到国防科技、国民经济和人们日常生活的各个领域，正逐渐改变着人类社会的交流 和生活方式［1］ 。 当今世界信息技术和光伏产业飞速发展，全球对硅材料的需求也增长迅猛，硅产业市场经历了从供不应求到产能过剩的巨变。2011年以来，光伏市场持续低迷，发展中国家经济面临过热发展问题，发达国家经济复苏缓慢，欧债危机尚未解除，国际金融体系依旧脆弱。所以，正确认识硅产业发展现状具有重要意义。 1工业硅 工业硅又称金属硅、结晶硅，在中国一般称为工业硅。工业硅是在矿热电炉中将富含硅的硅石（即二氧化硅）用碳质还原剂反应生成的含硅在97%以 上的固体产物［2］ 。工业硅是信息、新能源、新材料产业最基础的功能性材料，是硅产品产业链中的一种极为重要的上游产品。 1.1工业硅生产 全球范围内工业硅生产主要集中于欧盟、美国、 中国、巴西、挪威、独联体等国家和地区。2005 2010年之间，世界工业硅的产量总体上在增加，但作为工业硅生产较为集中的巴西、挪威产量却有不同程度的下降，其他国家也只是略有增加，世界工业硅产量的增加主要来自中国 。 图1 2006 2010年中国工业硅产量和出口量 （资料来源：中国有色金属协会硅业分会） 近年来，我国工业硅行业发展迅猛，工业硅产能、产量和出口量均居世界首位。目前中国已是世
半导体材料的发展现状与趋势
半导体材料与器件发展趋势总结 材料是人类社会发展的物质基础与先导。每一种重大新材料的发现和应用都把人类支配自然的能力提高到一个全新的高度。材料已成为人类发晨的里程碑。本世纪中期单晶硅材料和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研究成功，导致了电子工业大革命。使微电子技术和计算机技术得到飞速发展。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs 等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。超晶格概念的提出MBE、MOCVD先进生长技术发展和完善以及超品格量子阱材料包括一维量子线、零维量子点材料的研制成功。彻底改变了光电器件的设计思想。使半导体器件的设计与制造从过去的杂质工程发展到能带工程。出现了以“电学特性和光学特性的剪裁”为特征的新范畴，使人类跨入到以量子效应为基础和低维结构
的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂的办法，制成N或P型材料，用于大功率器件及电路的研制，特别是在空间用的抗辐照器件和电路方面，
2008年36卷第5期广州化工作者简介：郑景新（１９８３－），男，湖南湘潭人，硕士，工程师，主要从事纳米材料开发研究工作。 （广州吉必盛科技实业有限公司，广州５１０４５０） 中国有机硅产业研究热点与发展现状 郑景新，王跃林，段先健，吴利民 摘 要：介绍了第十四届中国有机硅学术交流会盛况， 综述了国内同行专家在有机硅方面的研究成果，对当前国内有机硅行业现状及研究热点作了阐述。中国有机硅行业当前面临着极大的机遇与挑战，国内各企业与科研院校当紧密合作，加强 交流协助，增强创新意识，加大科技投入，提高以自主知识产权为核心的竞争能力，在激烈的市场竞争中抢占一席之地。 关键词： 有机硅；硅产业链；研究热点；发展现状Research Hot and Development Status of Organic Silicone Industry in China ZHENG Jing-xin,WANG Yue-lin,DUAN Xian-jian,WU Li-min （Guangzhou GBS High-Tech &Industry Co.,Ltd,Guangzhou 510450,China) Abstract:The pomp of the Fourteenth Chinese Academic Forum on Silicone Material and Progress of research and application on silicone industry in China were introduced.The fruits of researching on silicon by experts were also described.Chinese silicon industry is now facing chances and challenges.Enterprises and academic organizations should enhance cooperation and communication to strengthen innovation and outlay devotion to obtain the ability of competition with overseas corporation. Key words:silicone material;silica industry;research hot;the development status 由中国氟硅有机材料工业协会有机硅专业委员会主办的第十四届中国有机硅学术交流会，于９月１６日至１９日在 杭州隆重举行， ４００多名来自国内有机硅行业各公司、高校及科研院所的专家就国内外有机硅行业研究发展的新动向、新 理论、 新工艺和新的测试分析方法等进行了交流讨论。作为国内有机硅行业的学术盛会，该会议每两年举办一次。本次大会共收到论文６８篇，其中收录６４篇，并作了专题报告４４场。会议分行业综述及专论，有机硅单体、中间体及基础研 究，硅橡胶研究及应用，硅油、 改性硅油及其二次加工制品研究和应用；硅树脂研究及应用；硅烷偶联剂研究及应用等专题。 １中国有机硅领域的现状及未来发展前景 在此次大会上，业内专家普遍认为，目前我国有机硅工 业面临三大新挑战。 中国化工信息中心傅积赉教授详细分析了这三大新挑战：一是跨国公司在中国的有机硅下游工厂越来越多，与中国企业争抢有机硅市场份额；二是适度发展我国有机硅工业，保护环境，节约资源，实现可持续发展是中国有机硅行业需要解决的问题；三是源于加拿大政府将十甲基环五硅氧烷（Ｄ５）、八甲基环四硅氧烷（Ｄ４）、十二甲基环六硅氧烷（Ｄ６）归入对环境有毒物质类，这三种物质对中国环境特别是有机硅工厂集中的长三角和珠三角等局部环境的直接污染和潜在危害将十分严重。 中蓝晨光化工研究院有限公司总工程师杨晓勇分析了 中国有机硅工业的现状，在对当前有机硅单体建设热潮冷静思考的同时，指出了中国有机硅工业存在的主要问题：（１）企 业规模小，综合实力弱；（２ ）创新能力不强，产品技术含量较低；（３）市场划分粗放，产品单一老化；（４）物耗能耗大，生产 成本高，缺乏竞争力。 并针对有机硅单体、硅橡胶、硅油、硅树脂等方面的发展提出了建议。 广州吉必盛科技实业有限公司董事长王跃林教授针对整个硅产业链中硅资源的利用问题提出了自己独特见解。认为随着多晶硅太阳能产业的高速发展，势必会与有机硅工业争夺原料工业硅资源，一旦工业硅供应增速稍慢或有政策上的风吹草动，财大气粗的多晶硅企业必定会高价采购以确保自身的原料供应，工业硅价格也将由此获得暴涨理由，一些有机硅企业如仍在下游高端消费领域和规模化技术上无所突破，很有可能在几年内陷入活而无米可炊、或而无利可图的尴尬局面。鉴于未来原料之争，王教授认为第一要将多晶硅生产中的硅利用效率提高上去，另一种方法则是将有机硅与多晶硅结合在一起，实现资源互补，共同发展。 虽然目前有机硅工业面临着很大的挑战和不少的问题，但是有机硅产业的发展前景还是很喜人的。世界能源危机和石油价格的上涨，为有机硅工业提供了巨大的发展空间，以硅替碳是有机硅工作者的梦想。国内外需求强劲，市场潜力巨大，随着中国、俄罗斯、印度、巴西等新兴经济体的发展，国内外市场对有机硅材料的需求非常旺盛，目前的产能还达不是常需求，缺口较大。因此，无论从目前的生产现状、市场容量、出口前景，还是从行业发展趋势看，中国有机硅工业都有巨大的发展空间。在 ２１··
序号：3 半导体材料的发展现状及趋势 姓名：李霄 学号：1111044081 班级：电科1103 科目：微电子设计导论 二〇一三年12 月23 日
半导体材料的发展进展近况及趋向 引言：随着全球科技的飞速发展成长，半导体材料在科技进展中的首要性毋庸置疑，半导体的发展进展历史很短，但半导体材料彻底改变了我们的生活，从半导体材料的发展历程、半导体材料的特性、半导体材料的种类、半导体材料的制备、半导体材料的发展。从中我们可以感悟到半导体材料的重要性 关键词：半导体、半导体材料。 一、半导体材料的进展历程 20世纪50年代，锗在半导体产业中占主导位置，但锗半导体器件的耐高温和辐射性能机能较差，到20世纪60年代后期逐步被硅材料代替。用硅制作的半导体器件，耐高温和抗辐射机能较好，非常适合制作大功率器件。因而，硅已经成为运用最多的一种半导体材料，现在的集成电路多半是用硅材料制作的。二是化合物半导体，它是由两种或者两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类不少，主要的有砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、锑化铟(InSb)、氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)、硫化镉(CdS)等。此中砷化镓是除了硅以外研讨最深切、运用最普遍的半导体材料。氮化镓可以与氮化铟（Eg＝1.9eV）、氮化铝（Eg＝6.2eV）构成合金InGaN、AlGaN，如许可以调制禁带宽度，进而调理发光管、激光管等的波长。三是非晶半导体。上面介绍的都是拥有晶格构造的半导体材料，在这些材料中原子布列拥有对称性和周期性。但是，一些不拥有长程有序的无定形固体也拥有显著的半导体特征。非晶半导体的种类繁多，大体上也可按晶态物质的归类方式来分类。从现在}研讨的深度来看，很有适用价值的非晶半导体材料首推氢化非晶硅（α－SiH）及其合金材料（α－SiC:H、α－SiN:H），可以用于低本钱太阳能电池和静电光敏感材料。非晶Se（α－Se）、硫系玻璃及氧化物玻璃等非晶半导体在传感器、开关电路及信息存储方面也有普遍的运用远景。四是有机半导体，比方芳香族有机化合物就拥有典范的半导体特征。有机半导体的电导特征研讨可能对于生物体内的基础物理历程研究起着重大推进作用，是半导体研讨的一个热点领域，此中有机发光二极管（OLED）的研讨尤为受到人们的看重。 二、半导体材料的特性 半导体材料是常温下导电性介于导电材料以及绝缘材料之间的一类功效材
姓名：高东阳 学号：1511090121 学院：化工与材料学院专业：化学工程与工艺班级：B0901 指导教师：张芳 日期： 2011 年12月 7日
半导体材料的研究综述 高东阳辽东学院B0901 118003 摘要：半导体材料的价值在于它的光学、电学特性可充分应用与器件。随着社会的进步和现代科学技术的发展，半导体材料越来越多的与现代高科技相结合，其产品更好的服务于人类，改变着人类的生活及生产。文章从半导体材料基本概念的界定、半导体材料产业的发展现状、半导体材料未来发展趋势等方面对我国近十年针对此问题的研究进行了综述，希望能引起全社会的关注和重视。 关键词：半导体材料，研究，综述 20世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；20世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。彻底改变人们的生活方式。在此笔者主要针对半导体材料产业的发展、半导体材料的未来发展趋势等进行综述，希望引起社会的关注，并提出了切实可行的建议。 一、关于半导体材料基础材料概念界定的研究 陈良惠指出自然界的物质、材料按导电能力大小可分为导体、半导体、和绝缘体三大类。半导体的电导率在10-3～ 109欧·厘米范围。在一般情况下，半导体电导率随温度的升高而增大，这与金属导体恰好相反。凡具有上述两种特征的材料都可归入半导体材料的范围。[1] 半导体材料（semiconductormaterial）是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。[2]随着社会的进步以及科学技术的发展，对于半导体材料的界定会越来越精确。 二、关于半导体材料产业的发展现状及解决对策的分析 王占国指出中国半导体产业市场需求强劲，市场规模的增速远高于全球平均水平。不过，产业规模的扩大和市场的繁荣并不表明国内企业分得的份额更大。相反，中国的半导体市场正日益成为外资公司的乐土。[3]
1833年，英国巴拉迪最先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的电阻是随着温度的上升而降低。这是半导体现象的首次发现。 不久， 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被发现的半导体的第二个特征。 在1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。 1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应，这是半导体又一个特有的性质。半导体的这四个效应，(jianxia霍尔效应的余绩──四个伴生效应的发现)虽在1880年以前就先后被发现了，但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12月才由贝尔实验室完成。 前言 自从有人类以来，已经过了上百万年的岁月。社会的进步可以用当时人类使用的器物来代表，从远古的石器时代、到铜器，再进步到铁器时代。现今，以硅为原料的电子元件产值，则超过了以钢为原料的产值，人类的历史因而正式进入了一个新的时代，也就是硅的时代。硅所代表的正是半导体元件，包括记忆元件、微处理机、逻辑元件、光电元件与侦测器等等在内，举凡电视、电话、电脑、电冰箱、汽车，这些半导体元件无时无刻都在为我们服务。 硅是地壳中最常见的元素，许多石头的主要成分都是二氧化硅，然而，经过数百道制程做出的积体电路，其价值可达上万美金；把石头变成硅晶片的过程是一项点石成金的成就，也是近代科学的奇蹟！ 在日本，有人把半导体比喻为工业社会的稻米，是近代社会一日不可或缺的。在国防上，惟有扎实的电子工业基础，才有强大的国防能力，1991年的波斯湾战争中，美国已经把新一代电子武器发挥得淋漓尽致。从1970年代以来，美国与日本间发生多次贸易摩擦，但最后在许多项目美国都妥协了，但是为了半导体，双方均不肯轻易让步，最后两国政府慎重其事地签订了协议，足证对此事的重视程度，这是因为半导体工业发展的成败，关系着国家的命脉，不可不慎。在台湾，半导体工业是新竹科学园区的主要支柱，半导体公司也是最赚钱的企业，台湾如果要成为明日的科技硅岛，半导体工业是我们必经的途径。
半导体材料的历史现状及研究进展(精)
半导体材料的研究进展 摘要:随着全球科技的快速发展,当今世界已经进入了信息时代,作为信息领域的命脉,光电子技术和微电子技术无疑成为了科技发展的焦点。半导体材料凭借着自身的性能特点也在迅速地扩大着它的使用领域。本文重点对半导体材料的发展历程、性能、种类和主要的半导体材料进行了讨论,并对半导体硅材料应用概况及其发展趋势作了概述。 关键词:半导体材料、性能、种类、应用概况、发展趋势 一、半导体材料的发展历程 半导体材料从发现到发展,从使用到创新,拥有这一段长久的历史。宰二十世纪初,就曾出现过点接触矿石检波器。1930年,氧化亚铜整流器制造成功并得到广泛应用,是半导体材料开始受到重视。1947年锗点接触三极管制成,成为半导体的研究成果的重大突破。50年代末,薄膜生长激素的开发和集成电路的发明,是的微电子技术得到进一步发展。60年代,砷化镓材料制成半导体激光器,固溶体半导体此阿里奥在红外线方面的研究发展,半导体材料的应用得到扩展。1969年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研制成功,是的半导体器件的设计与制造从杂志工程发展到能带工程,将半导体材料的研究和应用推向了一个新的领域。90年代以来随着移动通信技术的飞速发展,砷化镓和磷化烟等半导体材料成为焦点,用于制作高速高频大功率激发光电子器件等;近些年,新型半导体材料的研究得到突破,以氮化镓为代表的先进半导体材料开始体现出超强优越性,被称为IT产业的新发动机。 新型半导体材料的研究和突破,常常导致新的技术革命和新兴产业的发展.以氮化镓为代表的第三代半导体材料,是继第一代半导体材料(以硅基半导体为代表和第二代半导体材料(以砷化镓和磷化铟为代表之后,在近10年发展起来的新型宽带半导体材料.作为第一代半导体材料,硅基半导体材料及其集成电路的发展导致了微型计算机的出现和整个计算机产业的飞跃,并广泛应用于信息处理、自动控制等领域,对人类社会的发展起了极大的促进作用.硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用,但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电子领域的应用.随着以光通
半导体材料研究的新进展 作者简介王占国，1938年生，半导体材料物理学家，中科学院院士。现任中科院 半导体所研究员、半导体材料科学重点实验室学委会主任和多个国际会议顾问委员会 委员。主要从事半导体材料和材料物理研究，在半导体深能级物理和光谱物理研究， 半导体低维结构生长、性质和量子器件研制等方面，取得多项成果。先后获国家自然 科学二等奖、国家科技进步三等奖，中科院自然科学一等奖和科技进步一、二和三等 奖及何梁何利科技进步奖等多项，在国内外学术刊物和国际会议发表论文180多篇， 被引用数百次。摘要本文重点对半导体硅材料，GaAs和InP单晶材料，半导体超晶格、量子阱材料，一维量子线、零维量子点半导体微结构材料，宽带隙半导体材料，光子 晶体材料，量子比特构建与材料等目前达到的水平和器件应用概况及其发展趋势作了 概述。最后，提出了发展我国半导体材料的建议。关键词半导体材料量子线量子点材 料光子晶体1半导体材料的战略地位上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其 硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人 类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功， 彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水 平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、 经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。2几种主要半导体材料的发 展现状与趋势2.1硅材料从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（Z－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后Z－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300）硅片的集成电 路（I’s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300，0．18μ工艺的硅 ULSI生产线已经投入生产，300,0．13μ工艺生产线也将在2003年完成评估。18英 寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单 晶研制也正在积极筹划中。从进一步提高硅I’S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SI材料，包括智能剥离（Sartut）和SIX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和 SI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。理论分析指出30n左右将是硅S集
主持人： 观众朋友，欢迎您来到CETV学术报告厅，最近美国的一家公司生产出一千兆的芯片，它是超微技术发展史上的一个分水岭，个人电脑业的发展，也将步入一个新的历史阶段，对整个信息业来说，它的意义不亚于飞行速度突破音速的极限，当然整个技术上的突破，也要依赖于以硅材料为基础的大规模集成电路的进一步微型化，50年代以来，随着半导体材料的发现与晶体管的发明，以硅为主的半导体材料，成为整个信息社会的支柱，成为微电子、光电子等高技术产业的核心与基础，这个情况，将会持续到下个世纪的中叶，当然，面对更大信息量的需求，硅电子技术也有它的极限，将会出现新的、替补性的半导体材料。关于半导体材料的发展现状与发展趋势，请您收看中国科学院王占国院士的学术报告。 王占国： 材料已经成为人类历史发展的里程碑，从本世纪的中期开始，硅材料的发现和硅晶体管的发明以及五十年代初期的以硅为基的集成电路的发展，导致了电子工业大革命。今天，因特网、计算机的到户，这与微电子技术的发展是密不可分的，也就是说以硅为基础的微电子技术的发展，彻底地改变了世界的政治、经济的格局，也改变着整个世界军事对抗的形式，同时也深刻影响着人们的生活方式。今天如果没有了计算机，没有了网络，没有了通信，世界会是什么样子，那是可想而知的。从20世纪70年代的初期，石英光纤材料和光学纤维的研制成功，以及GaAs 等Ⅲ-Ⅴ族化合物的材料的研制成功与半导体激光器的发明，使光纤通信成为可能，目前光纤已四通八达。我们知道，每一束光纤，可以传输成千上万甚至上百万路电话，这与激光器的发明以及石英光纤材料、光纤技术的发展是密不可分的。 70年代超晶格概念的提出，新的生长设备，像分子束外延和金属有机化合物化学汽相淀积等技术的发展，以及超晶格、量子阱材料的研制成功，使半导体材料和器件的设计思想发生了彻底的改变。就硅基材料的器件和电路而言，它是靠P型与N型掺杂和PN结技术来制备二极管、晶体管和集成电路的。然而基于超晶格、量子阱材料的器件和电路的性质，则不依赖于杂质行为，而是由能带工程设计决定的。也就是说，材料和器件的光学与电学性质，可以通过能带的设计来实现。设计思想从杂质工程发展到能带工程，以及建立在超晶格、量子阱等半导体微结构材料基础上的新型量子器件，极有可能引发新的技术革命。从微电子技术短短50年的发展历史来看，半导体材料的发展对高速计算、大容量信息通信、存储、处理、电子对抗、武器装备的微型化与智能化和国民经济的发展以及国家的安全等都具有非常重要的意义。 现在，我来讲一讲几种重要的半导体材料的发展现状与趋势。我们首先来介绍硅单晶材料。硅单晶材料是现代半导体器件、集成电路和微电子工业的基础。目前微电子的器件和电路，其中有90％到95％都是用硅材料来制作的。根据预测，到2000年底，它的规模将达到60多亿平方英寸，整个硅单晶材料的产量将达到1万吨以上。目前，8英寸的硅片，已大规模地应用于集成电路的生产。到2000年底，或者稍晚一点，这个预计可能会与现在的情况稍微有点不同，有可能完成由8英寸到12英寸的过渡。预计到2007年前后，18英寸的硅片将投入生产。我们知道，直径18英寸相当于45厘米，一个长1米的晶锭就有几百公斤重。那么随着硅单晶材料的进一步发展，是不是存在着一些问题亟待解决呢？我们知道硅单晶材料是从石英的坩埚里面拉出来的，它用石墨作为加热器。所以，来自石英里的二氧化硅中氧以及加热器的碳的污染，使硅材料里面包含着大量的过饱和氧和碳杂质。过饱和氧的污染，随着硅单晶直径的增大，长度的加长，它的分布也变得不均匀；这就是说材料的均匀性就会遇到问题。杂质和缺陷分布的不均匀，会使硅材料在进一步提高电路集成度应用的时候遇到困难。特别是过饱和的氧，在器件和电路的制作过程中，它要发生沉淀，沉淀时的体积要增大，会导致缺陷产生，这将直接影响器件和电路的性能。因此，为了克服这个困难，满足超大规模集成电路的集成度的进一步提高，人们不得不采用硅外延片，就是说在硅的衬底上外延生长的硅薄膜。这样，可以有效地避免氧和碳等杂质的污染，同时也会提高材料的纯度以及掺杂的均匀性。利用外延方法，还可以获得界面非常陡、过渡区非常窄的结，这样对功率器件的研制和集成电路集成度进一步提高都是非常有好处的。这种材料现在的研究现状是6英寸的硅外延片已用于工业的生产，8英寸的硅外延片，也正在从实验室走向工业生产；更大直径的外延设备也正在研制过程中。 除此之外，还有一些大功率器件，一些抗辐照的器件和电路等，也需要高纯区熔硅单晶。区熔硅单晶与直拉硅单晶拉制条件是不一样的，它在生长时，不与石英容器接触，材料的纯度可以很高；利用这种材料，采用中子掺杂
半导体行业发展趋势分析 新型计算架构浪潮推动，中国半导体产业弯道超车机会来临
核心观点： ●2018，半导体市场供需两旺，中国市场迎弯道超车机遇 需求端新市场新应用推动行业成长：1）比特币市场的火爆带动矿机需求快速增加，ASIC 芯片矿机凭借设计简单，成本低，算力强大等优势被大量采用。国内ASIC 矿机芯片厂商比特大陆、嘉楠耘智、亿邦股份自身业绩高增长的同时，其制造与封测环节供应商订单快速增长。2）汽车电子、人工智能、物联网渐行渐近，带动行业成长。供给端国内建厂潮加剧全球半导体行业资本开支增长，上游确定性受益。 ● 1 月半导体行情冰火两重天 A 股市场：18 年1 月以来（至1 月26 日）申万半导体指数下跌9.03%，半导体板块跑输电子行业5.9 个百分点，跑输上证综指16.59 个百分点，跑 输沪深300 指数17.72 个百分点；其中制造（-5.59%）>封装（-5.64%）> 分立器件（-5.66%）>存储器（-5.85%）>设计（-7.34%）>设备（-9.57%）> 材料（-11.17%）；估值大幅回落。海外市场：费城半导体指数上涨6.79%，创历史新高，首次超过2001 年最高值；矿机及人工智能带动GPU 需求量增长，英伟达作为全球GPU 龙头深度受益，1 月以来（至1 月26 日）股价上涨22.14%；设备龙头整体上涨。 ●12 月北美半导体设备销售额创历史新高，存储芯片价格平稳波动 根据WSTS 统计，11 月全球半导体销售额达376.9 亿美金，同比增长21.5%，环比增长1.6%，创历史新高。其中北美地区半导体11 月销售额87.7 亿美金，同比增长40.2%，环比增长2.6%，是全球半导体销售额增长最快区域。分版块看，12 月北美半导体设备销售额23.88 亿美金，同比增长27.7%，环比增长16.35%，创历史新高；存储芯片价格1 月以来（至1 月26 日）价格 波动。 ●投资建议 我们认为国内IC 产业进入加速发展时期，由市场到核“芯”突破这一准则不断延续，从智能手机领域起步，未来有望在人工智能、汽车电子、5G、物联网等新兴市场实现加速追赶。本月重点推荐卡位新兴应用市场，业绩快速成长的华天科技、长电科技，建议关注通富微电；同时下游资本开支扩张带给上游设备领域的投资机会，建议关注北方华创、长川科技。
1、硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ - Si）单晶的直 径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si 发展的总趋势。目前直径为8 英寸（200mm ）的Si 单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm ）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm , 0.18阿工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm , 0.13阿工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。 从进一步提高硅IC‘S 的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI 材料，包括智能剥离（Smart cut ）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI 材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。 理论分析指出30nm 左右将是硅MOS 集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2 自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K 介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2 ），低K介电互连材料，用Cu代替Al 引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI 的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA 生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP 为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi 合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。 2、GaAs 和InP 单晶材料