半导体材料按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。元素半导体由单一元素构成(如硅、锗),是集成电路的基础材料;化合物半导体由两种及以上元素组成(如砷化镓、氮化镓),在高频、光电领域优势显著。
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元素半导体
以硅(Si)和锗(Ge)为代表,具有稳定的晶体结构和成熟的制造工艺。硅因储量丰富、成本低、耐高温等特性,占据全球半导体市场的90%以上,广泛应用于计算机芯片和太阳能电池。锗早期用于晶体管,现多用于红外光学器件。 -
化合物半导体
分为无机化合物(如Ⅲ-Ⅴ族的砷化镓、磷化铟)和有机化合物半导体。砷化镓(GaAs)电子迁移率高,适用于5G通信和卫星技术;氮化镓(GaN)耐高压高温,是快充和电动汽车的核心材料。有机半导体则用于柔性显示和低成本传感器。
未来,随着量子计算和人工智能的发展,化合物半导体的创新应用将加速突破,而硅基技术仍将持续优化。选择半导体材料需综合考虑性能、成本与应用场景。