Silic (Si) là vật liệu được sử dụng rộng rãi nhất trong các linh kiện bán dẫn. Chi phí nguyên liệu thấp, chế biến tương đối đơn giản, phạm vi nhiệt độ làm việc rộng, khả năng chế tạo thành tấm nền có đường kính đủ lớn cỡ 300 mm (12 in), làm cho nó là tốt nhất trong số các vật liệu cạnh tranh khác.

Gecmani (Ge) là loại vật liệu bán dẫn sử dụng đầu tiên, nhưng sự nhạy nhiệt làm cho nó thua kém silic. Hiện nay, germani được tạo hợp kim với silic để sử dụng trong các linh kiện SiGe tốc độ rất cao. IBM là một nhà sản xuất chính các linh kiện như vậy.

Arsenua galli (GaAs) cũng được sử dụng rộng rãi trong các linh kiện tốc độ cao, nhưng khó chế tạo được tấm nền lớn. Việc sản xuất hàng loạt các linh kiện GaAs đắt hơn silic đáng kể.

Vật liệu ít phổ biến khác cũng được sử dụng hoặc đang được nghiên cứu.

Cacbua silic (SiC) đã tìm thấy một số ứng dụng làm nguyên liệu cho điốt phát sáng xanh lam (LED). Nó đang được nghiên cứu để sử dụng trong các linh kiện bán dẫn có thể chịu được nhiệt độ hoạt động rất cao và môi trường có bức xạ ion hóa lớn. Hiện tại điốt IMPATT là loại được chế tạo từ SiC.

Hợp chất indi khác nhau (arsenua, antimonua, phosphua indi) cũng đang được sử dụng trong các LED và điốt laser.

Sulfua Seleni đang được nghiên cứu sản xuất các tế bào năng lượng mặt trời.

Các chất bán dẫn hữu cơ được sử dụng cho điốt phát sáng hữu cơ.