Halvlederindustrien fokuserer hovedsageligt på integrerede kredsløb, forbrugerelektronik, kommunikationssystemer, fotovoltaisk strømproduktion, belysningsapplikationer, højeffektstrømkonvertering og andre områder. Fra et teknologisk eller økonomisk udviklingsperspektiv er betydningen af halvledere enorm
De fleste elektroniske produkter i dag, såsom computere, mobiltelefoner eller digitale optagere, har et meget tæt forhold til halvledere som deres kerneenheder. Almindelige halvledermaterialer omfatter silicium, germanium, galliumarsenid osv. Blandt forskellige halvledermaterialer er silicium det mest indflydelsesrige i kommercielle applikationer.
Halvledere refererer til materialer med ledningsevne mellem ledere og isolatorer ved stuetemperatur. På grund af dens udbredte anvendelse i radioer, fjernsyn og temperaturmåling har halvlederindustrien et enormt og stadigt skiftende udviklingspotentiale. Den kontrollerbare ledningsevne af halvledere spiller en afgørende rolle på både teknologiske og økonomiske områder.
Opstrøms for halvlederindustrien er IC-designvirksomheder og siliciumwafer-fremstillingsvirksomheder. IC-designvirksomheder designer kredsløbsdiagrammer efter kundernes behov, mens siliciumwafer-fremstillingsvirksomheder fremstiller siliciumwafers ved hjælp af polykrystallinsk silicium som råmateriale. Hovedopgaven for midstream IC-fremstillingsvirksomheder er at transplantere kredsløbsdiagrammerne designet af IC-designvirksomheder til wafere fremstillet af siliciumwafer-fremstillingsvirksomheder. De færdige wafere sendes derefter til nedstrøms IC-paknings- og testfabrikker til emballering og test.
Stofferne i naturen kan opdeles i tre kategorier baseret på deres ledningsevne: ledere, isolatorer og halvledere. Halvledermaterialer refererer til en type funktionelt materiale med ledningsevne mellem ledende og isolerende materialer ved stuetemperatur. Ledning opnås ved brug af to typer ladningsbærere, elektroner og huller. Den elektriske resistivitet ved stuetemperatur er generelt mellem 10-5 og 107 ohm · meter. Normalt stiger resistiviteten med stigende temperatur; Hvis aktive urenheder tilsættes eller bestråles med lys eller stråling, kan den elektriske resistivitet variere med flere størrelsesordener. Siliciumcarbiddetektoren blev fremstillet i 1906. Efter opfindelsen af transistorer i 1947 har halvledermaterialer, som et selvstændigt materialefelt, gjort store fremskridt og blevet uundværlige materialer i den elektroniske industri og højteknologiske områder. Ledningsevnen af halvledermaterialer er meget følsom over for visse sporurenheder på grund af deres egenskaber og parametre. Halvledermaterialer med høj renhed kaldes iboende halvledere, som har høj elektrisk resistivitet ved stuetemperatur og er dårlige ledere af elektricitet. Efter tilsætning af passende urenheder til halvledermaterialer med høj renhed, reduceres materialets elektriske resistivitet kraftigt på grund af tilvejebringelsen af ledende bærere af urenhedsatomer. Denne type doteret halvleder omtales ofte som urenhedshalvleder. Urenhedshalvledere, der er afhængige af ledningsbåndelektroner for ledningsevne, kaldes N-type halvledere, og dem, der er afhængige af valensbåndhulsledningsevne, kaldes halvledere af P-type. Når forskellige typer af halvledere kommer i kontakt (danner PN-forbindelser) eller når halvledere kommer i kontakt med metaller, sker der diffusion på grund af forskellen i elektron- (eller hul) koncentration, hvilket danner en barriere ved kontaktpunktet. Derfor har denne type kontakt enkelt ledningsevne. Ved at udnytte den ensrettede ledningsevne af PN-junctions kan der fremstilles halvlederenheder med forskellige funktioner, såsom dioder, transistorer, tyristorer osv. Derudover er ledningsevnen af halvledermaterialer meget følsom overfor ændringer i ydre forhold som varme, lys, elektricitet, magnetisme osv. Ud fra dette kan der fremstilles forskellige følsomme komponenter til informationskonvertering. De karakteristiske parametre for halvledermaterialer omfatter båndgab-bredde, resistivitet, bærermobilitet, ikke-ligevægtsbærerlevetid og dislokationstæthed. Båndgabets bredde bestemmes af halvlederens elektroniske tilstand og atomkonfiguration, hvilket afspejler den energi, der kræves for at valenselektroner i atomerne, der udgør dette materiale, kan excitere fra den bundne tilstand til den frie tilstand. Elektrisk resistivitet og bærermobilitet afspejler et materiales ledningsevne. Ikke-ligevægtsbærerens levetid afspejler relaksationsegenskaberne for interne bærere i halvledermaterialer, der går fra ikke-ligevægtstilstand til ligevægtstilstand under eksterne påvirkninger (såsom lys eller elektrisk felt). Dislokation er den mest almindelige type defekt i krystaller. Dislokationstætheden bruges til at måle graden af gitterintegritet af halvlederenkeltkrystalmaterialer, men for amorfe halvledermaterialer er denne parameter ikke til stede. De karakteristiske parametre for halvledermaterialer kan ikke kun afspejle forskellene mellem halvledermaterialer og andre ikke-halvledermaterialer, men endnu vigtigere, de kan afspejle de kvantitative forskelle i egenskaberne af forskellige halvledermaterialer og endda det samme materiale i forskellige situationer.
