电子在电子学中，用得**多的半导体是硅和锗。它们都是4价元素。外层电子受原子核的束缚力**小，称为价电子。物质的化学性质是由**外层的价电子数决定的，半导体的导电性质也与价电子有关。由于原子之间靠得很近，这样，每个价电子个别的轨道就变成两个相邻原子之间两个价电子的公共的轨道，形成了晶体***价键结构。共价键内的两个电子称为束缚电子。一般情况下，无外界激发，硅和锗晶体中没有自由电子存在，只有在外界激发的情况，少数电子获得一定的动能才能挣脱共价键的束缚成为自由电子。 [22]江丰电子、有研新材等企业已实现靶材量产，但部分特殊材料仍依赖进口。青浦区标准半导体耗材节能标准
**应用领域集成电路（IC）：微处理器、存储器、逻辑芯片等，是计算机、手机、智能设备的**。2025年全球集成电路市场规模超5000亿美元，台积电、三星、英特尔为主要厂商。光电子器件：发光二极管（LED）：照明、显示（如OLED屏幕）。激光器：光纤通信、数据存储（如蓝光光驱）。太阳能电池：硅基电池效率达22%-24%，薄膜电池（如CIGS）成本更低。传感器：图像传感器：CMOS传感器用于数码相机、手机摄像头。温度/压力传感器：汽车、工业自动化中的关键组件。青浦区标准半导体耗材节能标准硅是常用的半导体材料，因其良好的电气性能和丰富的资源而被应用于集成电路和太阳能电池等领域。
载流子因此，当半导体两端加上外电压时，半导体中将出现两部分电流：一是自由电子作定向运动所形成的电子电流；二是仍被原子核束缚的价电子（不是自由电子）递补空穴所形成的空穴电流。在半导体中，同时存在着电子导电和空穴导电，这是半导体导电方式的比较大特点，也是半导体和金属在导电原理上的本质差别。半导体中的自由电子和空穴都称为载流子。 [23]能带结构对于原子周期性排布形成的固体，即晶态固体（晶体），按照能带理论，其能带结构由一系列能带构成，相邻的能带之间由禁带隔开，在禁带所覆盖的能量内没有电子能级的存在。
因在硅内，砷原子只是极少数，它们被准晶体点阵分隔开。杂质价电子在杂质能级上时，并不参与导电，但是，在受到热激发时，由于此能级接近导带底，杂质价电子极易向导带跃迁，向导带供给电子，所以这种杂质能级又称为施主能级。即使掺入很少的杂质，也可使半导体导带中自由电子的浓度比同温度下纯净半导体导带中自由电子的浓度大很多倍，这就**增强了半导体的导电性能。它的导电主要以电子导电为主，电子称为多数载流子，空穴称为少数载流子。 [31]环境特性光照、电场、磁场、温度梯度、环境气氛等均可以引起半导体导电能力的变化。例如，光照可以注入非平衡载流子，增强半导体的导电能力。 [32]政策支持：国家大基金二期、科创板等为半导体材料企业提供资金支持。
空穴在电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，共价键中就留下一个空位，称为空穴。在一般情况下，原子是电中性的。当电子挣脱共价键的束缚成为自由电子后，原子的电中性便被破坏而显出带正电。在外电场的作用下，有空穴的原子可以吸引相邻原子中的价电子，填补这个空穴。同时，在失去了一个价电子的相邻原子的共价键中出现另一个空穴，它也可以由相邻原子中的价电子来递补，而在该原子中又出现一个空穴。如此继续下去，就好像空穴在运动。而空穴运动的方向与价电子运动的方向相反，因此，空穴运动相当于正电荷的运动。 [23]硅片：作为半导体器件的基础材料，通常为单晶硅片。徐汇区本地半导体耗材大概费用
耗材（如EUV光刻胶、高纯电子特气）仍需突破关键技术。青浦区标准半导体耗材节能标准
GaAs的的另一个优点：它是直接能隙的材料，所以可以用来发光。而Si是间接能隙的材料，只能发射非常微弱的光。（但是，**近的技术已经可以用Si做成LED和运用在镭射。） [1]GaAs的毒性没有被很完整的研究。因为它含有As，经研究指出，As是剧毒的。但是，因为GaAs的晶体很稳定，所以如果身体吸收了少量的GaAs，其实是可以忽略的。当要做晶圆抛光制程（磨GaAs晶圆使表面微粒变小）时，表面的区域会和水起反应，释放或分解出少许的As。 [1]青浦区标准半导体耗材节能标准
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