被誉为世界上第四大重要发明的半导体，其重要性不言而喻。生活中的手机、电视、电脑、汽车等电子产品、设备都与半导体无不相关。而半导体产业的基础是半导体材料，随着半导体产业的发展，半导体材料也在逐渐发生变化，已经从第一代半导体材料过渡到第四代半导体材料。

第一代半导体材料是指硅（Si）和锗（Ge）等元素的半导体材料。在1990年以前，以硅材料为主的第一代半导体材料由于自然界储存量较大、芯片制造工艺成熟等因素占据绝对的统治地位。由第一代半导体材料制成的晶体管取代了体积大、成本高、寿命短、制造繁琐、结构脆弱的电子管，推动了集成电路的飞快成长，重点被应用于低电压、低频、中功率器件。至2021年，全球以硅作为主要材料制造的半导体芯片和器件超过95%。第一代半导体材料奠定了计算机、网络和自动化技术发展的基础。

第二代半导体材料的主要是指兴起于20世纪70年代的以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）为代表的化合物半导体材料。相比于第一代半导体材料硅，砷化镓在电子迁移率方面展现出了极高的优点，并具有较宽的带隙，可以满足高频和高速的工作环境，是制造高性能微波、毫米波器件及发光器件的优良材料。由于信息高速公路和互联网的迅速发展，卫星通讯、现代移动通信、光通信、GPS导航等行业也普遍地使用第二代半导体材料。虽然第二代半导体材料相较于第一代半导体材料有了较大的进步，但第二代半导体材料也有着严重的短板，其禁带宽度、击穿电场强度在高温、高功率等较为极端环境中并不能满足工作运行的条件。其次，第二代半导体的原材料不仅资源稀缺，价格昂贵，而且具有毒性，对环境和人体都不够友好，应用受到一定的局限。

第三代半导体材料通常是指禁带宽度大于2.3eV或等于2.3eV的半导体材料，也被称为宽禁带半导体材料或高温半导体材料，是以碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）、氧化锌（ZnO）等为代表的化合物半导体材料。其具有宽的禁带宽度、高电子饱和速率、高击穿电场、较高热导率、耐腐蚀以及抗辐射等优点，更适用于高温、高频等极端环境，被广泛应用于高电压、高功率等领域。碳化硅的显著优点是碳化硅器件在高温下具有很好的可靠性，适用于电力电子功率器件等领域。氮化镓的优势在高频领域，适合应用于通信基站、消费电子等场合。除此之外，氮化镓作为一种结构相当稳定、类似纤锌矿的化合物，又是高熔点并且坚硬的材料，因此适用于极端环境。氧化锌是在熔点、成本等方面表现出极大应用前景的化合物半导体材料。氧化锌研究的重要方向是压电器件和压电光电子器件应用。

第四代半导体氧化镓（Ga2O3）由于自身的优异性能,凭借其比SiC和GaN更宽的禁带，在紫外探测、高频功率器件等领域吸引了越来越多的关注和研究。氧化镓是一种宽禁带半导体，其导电性能和发光特性良好，因此在光电子器件方面有广阔的应用前景，被用作于Ga基半导体材料的绝缘层以及紫外线滤光片。得益于技术迭代，第四代半导体材料市场关注度日渐提升，全球布局企业数量不断增加。在国际市场上，随着研究不断深入，第四代半导体材料研究已取得一定成果，但总体来看，目前第四代半导体材料仍处于产业化初期，距离规模化生产和应用仍较远。