Ngành bán dẫn sử dụng các vật liệu có độ dẫn điện trung gian giữa chất dẫn và cách điện, chủ yếu là Silicon (Si) vì tính phổ biến và dễ chế tạo, cùng các vật liệu cao cấp hơn như Germanium (Ge), Gallium Arsenide (GaAs) (cho tốc độ cao), Silicon Carbide (SiC) và Gallium Nitride (GaN) (cho công suất cao, nhiệt độ cao). Các vật liệu này tạo nên chip, transistor, diode và nhiều linh kiện điện tử khác, đóng vai trò nền tảng cho vi mạch, vi xử lý, và thiết bị di động.
Các loại vật liệu bán dẫn chính
- Silicon (Si): Phổ biến nhất, giá thành hợp lý, dễ sản xuất hàng loạt, nền tảng cho hầu hết các vi mạch hiện nay.
- Germanium (Ge): Từng được dùng, nhưng hiện ít phổ biến hơn Silicon do tính ổn định nhiệt không bằng.
- Gallium Arsenide (GaAs): Tốc độ hoạt động cao, dùng trong vi sóng, laser, thiết bị tốc độ cao.
- Silicon Carbide (SiC): Hoạt động tốt ở nhiệt độ và điện áp cao, ứng dụng trong xe điện, năng lượng tái tạo, bộ biến tần, bộ sạc nhanh.
- Gallium Nitride (GaN): Tốc độ chuyển mạch nhanh, hiệu suất cao, dùng trong sạc nhanh, 5G, radar, LED.
Vai trò và ứng dụng
- Điều khiển dòng điện: Khả năng thay đổi tính dẫn điện theo nhiệt độ, ánh sáng, điện trường, cho phép tạo ra các linh kiện logic và xử lý tín hiệu.
- Sản xuất linh kiện: Transistor, diode, IC, CPU, RAM, vi điều khiển.
- Thiết bị điện tử: Điện thoại, máy tính, hệ thống viễn thông, đèn LED, pin mặt trời.
Vật liệu phụ trợ
Ngoài chất bán dẫn cơ bản, ngành này còn cần nhiều vật liệu khác trong chuỗi sản xuất như:
- Vật liệu sản xuất Wafer: Tấm Silicon tinh khiết, mặt nạ quang, hóa chất điện tử.
- Vật liệu đóng gói: Khung chì, chất nền, dây liên kết để bảo vệ chip.