半导体新材料（忆阻器、第三代半导体等）电学特性研究方案及资料

未来材料是未来产业重点方向之一，其重点是要发展先进半导体等关键战略材料，加快超导材料等前沿新材料创新应用。

当前，半导体材料已发展到第三代。第一代半导体材料主要以硅（Si）、锗（Ge）为主，主要应用于低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器中。随着移动通信的飞速发展、以光纤通信为基础的信息高速公路和互联网的兴起，以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的第二代半导体材料开始崭露头脚。

在半导体2nm时代，制程工艺逐渐逼近物理极限，简单依赖更小的尺寸、更高的集成度实现集成电路更新迭代的方式已难以为继。当制造工艺和设备的“内卷”逼近天花板，半导体材料有望成为行业的下一个风口。

第三代半导体材料主要包括SiC、GaN、金刚石等，具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率和高键合能等优点，可满足现代电子技术对高温、高功率、高压、高频以及抗辐射等恶劣条件的新要求。未来高频控制、低损耗的高性能全控型器件 MOSFET、IGBT 以及第三代半导体功率器件将成为市场发展的重心。

以碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)为典型代表的宽禁带半导体材料正在成为固态光源和电力电子、微波射频器件的重要材料。它们通常是指禁带宽度大于 2.3eV 的半导体材料，以Ⅲ - Ⅴ族材料等最为常见，适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件。在电气方面，这些物质比硅和其他典型半导体材料更接近绝缘体，对未来的电力传输技术至关重要。

此外，近年来，禁带宽度大于 3.4eV的超宽禁带材料的关注度也越来越高，这些材料包括AlGaN/AlN、金刚石、Ga2O3及氮化硼 (BN) 等功率半导体器件，又被称为电力电子器件，是电力电子技术的基础，也是构成电力电子变换装置的核心器件。

芯片是处于科技产业链的最顶端。新的芯片架构以及制程正在催生新的材料需求，尤其是先进封装形式包括Chiplet等的发展需要材料的持续开发和创新。因为只有材料创新，才能够满足产品性能需求的持续上升。

每一次半导体材料的突破带来的都是一系列技术变革，也使尖端的新型器件研发面世成为可能。3D Flash存储器，人工智能芯片，MEMS/传感器芯片，GaN/SiC 功率半导体器件在前所未有的应用领域，推动半导体产业的发展。新应用标准，新材料特性，新设计和测试方式，新生产工艺流程，新半导体流片技术对测试设备和技术带来持续挑战。

电学特性是许多材料研究的重点。常见的测试参数包括电阻率、方阻、载流子浓度、载流子迁移率等。工程师们在面对复杂系统的调试和验证时面临着许多测试技术挑战，包括捕获和可视化多个不频繁或间断出现的事件，如串行数据包、激光脉冲和故障信号。为了准确地测量和表征这些信号，必须在长时间内以高采样率捕获它们。

当下，每个行业和区域都面临着可持续发展的问题，这是势在必行的。在拥抱不断发展的趋势中，行业参与者必须保持敏捷性、适应性，并致力于突破边界、挑战极限，以迎接这个科技大时代！