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「」剖析四种新的半导体材料特点和应用前景( 二 )


氧化锌在电子上的应用
氧化锌的化学式是ZnO ， 学过化学的小伙伴知道 ， 这是一种白色粉末 ， 是两性氧化物 ， 难溶于水但可溶于酸 ， 氧化锌的化学性质活泼 ， 能与镁粉、铝粉、等物质发生化学反应 ， 并有爆炸的可能 。为什么氧化锌被称为第三代半导体材料 ， 因为它的化学性质 ， 让它能应用在半导体上 。半导体材料需要更好的稳定性 ， 如它的能带隙和激子束缚能较大 ， 有优异的常温发光性能 ， 在半导体领域的液晶显示器、发光二极管以及薄膜晶体管等产品中可以发挥大的作用 ， 这几个领域都是很有前景的 。
对于活性的氧化锌 ， 它的特点是纯度更高 ， 不纯物的含量更低 ， 表面积更大 ， 这有利于增加半导体的导电性和工作效率 ， 所以活性的氧化锌也有很多应用 ， 如在具备常规块体材料所不具备的特点 ， 具有抗红外和紫外等特点 ， 例如采用纳米氧化锌制备的压敏电阻 ， 不仅具有较低的烧结温度 ， 整个电阻性能全面提升 ， 电阻的非线性系数、通流能力超越一般电子材料的能力 。光电子将是氧化锌未来突破的一个关键领域 ， 相对于碳化硅和氮化镓 ， 氧化锌在光电显示、电磁产品、热敏感应等方面有着独一无二的能力 。
金刚石的特性与应用
从化学元素上来说 ， 金刚石和所谓的石墨和木炭并没有区别 ， 差别是碳原子的排列 。金刚石是无色正八面体晶体 ， 其成分为纯碳元素 ， 由碳原子以四价键链接 ， 这样的结构和化学排列让金刚石成为目前自然界中最坚硬的物质之一 。金刚石不仅硬度大 ， 熔点极高 ， 而且不导电 ， 是一种独特的半导体 。正是这样的性质让它有很多用途 ， 人们所说的钻石其实主要成分就是金刚石 。金刚石以前最大的用途是工艺品和工业切割 ， 但是科学家发现金刚石作为一种材料 ， 在半导体领域的应用同样很多 ， 也有很大的应用前景 。
金刚石材料能有很好的应用 ， 这是因为它的亮度、色散和光泽等性质决定 。如金刚石有极高的反射率 ， 其反射临界角较小反射光量大 ， 能产生很高的亮度 。还有 ， 金刚石多样的晶面象三棱镜一样 ， 能把通过折射、反射和全反射进入晶体内部的白光分解成各种类型的光 ， 金刚光泽也是一个很好的优势等等 ， 光电器件、工业机器人和航空应用等都将是金刚石材料的未来的主战场 。金刚石材料在电子元器件封装和电子薄膜等上有着非常好的应用 ， 受制于成本 ， 未能大面积普及 ， 但是随着量和技术的进步 ， 普及也是有可能的 。我国目前还未掌握最先进的金刚石生产方法 ， 这种材料的生产方法包括高温高压法技术 ， 这个是最成熟的方法 ， 还有化学气相沉积法 ， 这种方法不成熟 ， 产业化难度还很大 ， 在研究之中 。
【「」剖析四种新的半导体材料特点和应用前景】近年来 ， 我国半导体材料市场发展迅速 ， 其中以碳化硅、氮化镓、氧化锌、金刚石等为主的材料备受关注 。它们这类材料都有这样共同的特点 ， 比如均有着好的前景 ， 材料特性优于第一第二代半导体材料等 。化学特性的不同造就了其不同的应用领域 ， 碳化硅在新能源汽车上优势明显 ， 氮化镓特别适用于晶体管和模拟电路等 ， 氧化锌独特的特点在光电显示等优势明显 ， 金刚石薄膜在粒子探测器中的应用 ， 金刚石在激光等上优势也很好等等 。虽然前景好 ， 但产业化难题仍然摆在我们面前 ， 如我国材料的制造工艺和质量并未达到世界顶级 ， 材料制造设备依赖于进口严重 ， 碳化硅与氮化镓材料和器件方面产业链尚未形成 ， 金刚石材料很贵 ， 而氧化锌产业链太缺失等 ， 这些问题需逐步解决 ， 方可让国产半导体材料屹立于世界顶尖行列 。随着技术的进步 ， 未来四种半导体材料相辅相成 ， 组成中国强大的半导体产业 。


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