1.2.1　半导体晶体

电子材料主要包括半导体材料、光学材料、超导材料和磁性材料等，其中半导体材料是主体，而且大部分材料是人工晶体。半导体是指电阻率介于典型的金属和典型的绝缘体之间的一类物质，其电阻率在10⁷ ～10^-2Ω/cm之间。最常见的半导体晶体是化学元素周期表上第Ⅳ主族的硅（Si）和锗（Ge），此外还有Ⅲ-Ⅴ族的砷化镓（GaAs）、锑化铟（InSb）和Ⅱ-Ⅵ族的硒化锌（ZnSe）等。半导体材料又分为芯片材料、基板材料、封装材料、光刻材料和多种电子化学材料。其中最重要的是作为集成电路衬底材料的硅单晶。

移动电话的兴起，促进了电子材料中的另一类RF半导体的发展。主要是GaAs、InP及其多元固溶体AlGaAs、GaInP、SiGe等。半导体的带隙越宽，发射的光波的波长越短。常用的发光半导体为GaAs、InP等。目前发展的GaN半导体带隙宽，可发射蓝光，是半导体研究中的热门领域。手机的飞速发展也刺激了压电晶体的发展。大尺寸铌酸锂单晶供不应求，同时也刺激了有望用于SAW 器件的新压电晶体材料的研发，涌现了Langsite系列晶体。一种重要的压电材料水晶是经久不衰的电子材料，一直是电子工业的支柱。此外它还是重要的光学材料。目前世界采用水热法合成的人工水晶年产量已超过3000t，生产水晶的高压釜已发展到800mm×11m。单晶仍是今天电子材料的主角。

电子迁移率是衡量半导体运算速度的标志，其数值越大，半导体的运算速度就越高。硅的电子迁移率比锗大，但它在半导体中并不是最大的。如果把硅的运算速度比作时速为60km的汽车，砷化镓就是时速为300km的高速火车，而锑化铟则是时速为3000km的火箭。虽然硅的运算速度不高，但比砷化镓、锑化铟易于生长，所以半导体工业中使用最多的还是硅单晶。