在半导体产业的发展中，一般将硅、锗称为第一代半导体材料;将砷化镓（GaAs）、磷化铟、磷化镓、砷化铟、砷化铝及其合金等称为第二代半导体材料;而将宽禁带(Eg>2.3eV)的氮化镓（GAN）、碳化硅、硒化锌和金刚石等称为第三代半导体材料。上述材料是目前主要应用的半导体材料，每一代半导体材料代表品种分别为硅、砷化镓和氮化镓。
硅材料具有储量丰富、价格低廉、热性能与机械性能优良、易于生长大尺寸高纯度晶体等优点，处在成熟的发展阶段。目前，硅材料仍是电子信息产业最主要的基础材料，95%以上的半导体器件和99%以上的集成电路(IC)是用硅材料制作的。在21世纪，可以预见它的主导和核心地位仍不会动摇。但是硅材料的物理性质限制了其在光电子和高频高功率器件上的应用。
砷化镓材料的电子迁移率是硅的6倍多，其器件具有硅器件所不具有的高频、高速和光电性能，并可在同一芯片同时处理光电信号，被公认是新一代的通信用材料。随着高速信息产业的蓬勃发展，砷化镓成为继硅之后发展最快、应用最广、产量最大的半导体材料。同时，其在军事电子系统中的应用日益广泛，并占据不可取代的重要地位。
氮化镓材料的禁带宽度为硅材料的3倍多，其器件在大功率、高温、高频、高速和光电子应用方面具有远比硅器件和砷化镓器件更为优良的特性，可制成蓝绿光、紫外光的发光器件和探测器件。近年来取得了很大进展，并开始进入市场。与制造技术非常成熟和制造成本相对较低的硅半导体材料相比，第三代半导体材料目前面临的最主要挑战是发展适合GaN薄膜生长的低成本衬底材料和大尺寸的GaN体单晶生长工艺。
多晶硅是制备单晶硅和太阳能电池的原料，主要生产方法为改良西门子法。
生产单晶硅的工艺主要采用直拉法(CZ)、磁场直拉法(MCZ)、区熔法(FZ)以及双坩锅拉晶法。
生产大量砷化镓晶体的方法是传统的LEC法(液封直拉法)和HB法(水平舟生产法)。国外开发了兼具以上2种方法优点的VGF法(垂直梯度凝固法)、VB法(垂直布里奇曼法)和VCZ法(蒸气压控制直拉法)，成功制备出4英寸~6英寸大直径GaAs单晶。
氮化镓（GaN）单晶生长方法包括氢化物气相外延（HVPE）、SST、高压氮气溶液法（HNPSG）、助溶剂法、氨热法及提拉法。各种方法都有其特有的优点，其中提拉法第一次成功生长出了真正意义上的 GaN 单晶晶锭；HNPSG 法生长出的 GaN 单晶晶体质量最好。