Список полупроводниковых материалов

Полупроводниковые материалы номинально малы запрещенная зона изоляторы. Определяющим свойством полупроводникового материала является то, что он может быть легирован примесями, которые изменяют его электронные свойства контролируемым образом. Из-за их применения в компьютерной и фотоэлектрической промышленности - в таких устройствах, как транзисторы, лазеры и солнечные элементы - поиск новых полупроводниковых материалов и улучшение существующих материалов является важной областью исследований в материаловедении.

. Наиболее часто используемые полупроводниковые материалы - кристаллические неорганические твердые вещества. Эти материалы классифицируются в соответствии с группами таблицы Менделеева составляющих их атомов.

Различные полупроводниковые материалы различаются по своим свойствам. Таким образом, по сравнению с кремнием, составные полупроводники имеют как преимущества, так и недостатки. Например, арсенид галлия (GaAs) имеет в шесть раз более высокую подвижность электронов, чем кремний, что позволяет работать быстрее; более широкая запрещенная зона, которая позволяет работать силовым устройствам при более высоких температурах и дает более низкий тепловой шум устройствам с низким энергопотреблением при комнатной температуре; его прямая запрещенная зона придает ему более благоприятные оптоэлектронные свойства, чем непрямая запрещенная зона кремния; он может быть легирован в тройные и четвертичные составы с регулируемой шириной запрещенной зоны, что позволяет излучать свет на выбранных длинах волн, что делает возможным согласование с длинами волн, наиболее эффективно передаваемых через оптические волокна. GaAs можно также выращивать в полуизолирующей форме, которая подходит в качестве изолирующей подложки согласования решеток для устройств на основе GaAs. И наоборот, кремний прочен, дешев и прост в обработке, в то время как GaAs хрупкий и дорогой, а изоляционные слои не могут быть созданы путем простого выращивания оксидного слоя; Поэтому GaAs используется только там, где кремния недостаточно.

Посредством легирования нескольких соединений можно настраивать некоторые полупроводниковые материалы, например, на запрещенную зону или постоянную решетки. В результате получаются тройные, четвертичные или даже пятикомпонентные композиции. Тройные составы позволяют регулировать ширину запрещенной зоны в диапазоне участвующих бинарных соединений; однако в случае комбинации материалов с прямой и непрямой запрещенной зоной существует соотношение, в котором преобладает непрямая запрещенная зона, ограничивая диапазон, используемый для оптоэлектроники; например Это ограничивает светодиоды AlGaAs длиной 660 нм. Постоянные решетки соединений также имеют тенденцию к различию, и несоответствие решеток подложке, зависящее от соотношения компонентов смеси, вызывает дефекты в количестве, зависящем от величины несоответствия; это влияет на соотношение достижимой излучательной / безызлучательной рекомбинации и определяет световую отдачу устройства. Четвертичные и более высокие составы позволяют одновременно регулировать ширину запрещенной зоны и постоянную решетки, что позволяет увеличить эффективность излучения в более широком диапазоне длин волн; например, для светодиодов используется AlGaInP. Материалы, прозрачные для генерируемой длины волны света, имеют преимущество, поскольку это позволяет более эффективно извлекать фотоны из основной массы материала. То есть в таких прозрачных материалах светоотдача не ограничивается только поверхностью. Показатель преломления также зависит от состава и влияет на эффективность извлечения фотонов из материала.

• 1 Типы полупроводниковых материалов
• 2 Составные полупроводники
  • 2.1 Изготовление
• 3 Таблица полупроводниковых материалов
• 4 Таблица систем полупроводниковых сплавов
• 5 См. Также
• 6 Ссылки

• Группа IV элементарные полупроводники (C, Si, Ge, Sn)
• Составные полупроводники группы IV
• Группа VI элементарные полупроводники, (S, Se, Te)
• III –V полупроводники: кристаллизуются с высокой степенью стехиометрии, большинство из них может быть получено как n-тип и p-тип. Многие из них имеют высокую подвижность носителей и прямые энергетические промежутки, что делает их полезными для оптоэлектроники. (См. Также: Шаблон: соединения III-V.)
• II –VI полупроводники: обычно p-типа, кроме ZnTe и ZnO, который относится к n-типу
• I –VII полупроводники
• IV –VI полупроводники
• V –VI полупроводники
• II –V полупроводники
• I-III-VI 2 полупроводники
• Оксиды
• Слоистые полупроводники
• Магнитные полупроводники
• Органические полупроводники
• Комплексы с переносом заряда
• Прочие

Составные полупроводники - это полупроводники соединение, состоящее из химических элементов по крайней мере двух различных видов. Эти полупроводники обычно образуются в группах таблицы Менделеева. 13–15 (старые группы III – V), например элементы из группы бора (старая группа III, бор, алюминий, галлий, индий ) и из группы 15 (старая группа V, азот, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут ). Диапазон возможных формул довольно широк, поскольку эти элементы могут образовывать бина ry (два элемента, например арсенид галлия (III) (GaAs)), тройной (три элемента, например, арсенид галлия индия (InGaAs)) и четвертичный (четыре элемента, например, алюминий, галлий, фосфид индия (AlInGaP)) сплавы.

Изготовление

Металлоорганическая парофазная эпитаксия (MOVPE) является наиболее популярной технологией осаждения для формирования сложных полупроводниковых тонких пленок для устройств. В нем используются сверхчистые металлоорганические соединения и / или гидриды в качестве исходных материалов прекурсоров в окружающем газе, например водород.

. Другие методы выбора включают:

• Молекулярно-лучевая эпитаксия (MBE)
• Гидридная эпитаксия из паровой фазы (HVPE)
• Жидкофазная эпитаксия (LPE)
• Металлоорганическая молекулярно-лучевая эпитаксия (MOMBE)
• Осаждение атомного слоя (ALD)

Следующие полупроводниковые системы могут быть отрегулированы до некоторой степени и представляют собой не отдельный материал, а класс материалов.

• Гетеропереход
• Органические полупроводники
• Характеристики полупроводников методы