什么是半導(dǎo)體材料(砷化鎵為什么是半導(dǎo)體材料)
今天給各位分享什么是半導(dǎo)體材料的知識(shí),其中也會(huì)對(duì)砷化鎵為什么是半導(dǎo)體材料進(jìn)行解釋?zhuān)F(xiàn)在開(kāi)始吧!
什么叫半導(dǎo)體材料?
(1)元素半導(dǎo)體。元素半導(dǎo)體是指單一元素構(gòu)成的半導(dǎo)體,其中對(duì)硅、硒的研究比較早。它是由相同元素組成的具有半導(dǎo)體特性的固體材料,容易受到微量雜質(zhì)和外界條件的影響而發(fā)生變化。目前, 只有硅、鍺性能好,運(yùn)用的比較廣,硒在電子照明和光電領(lǐng)域中應(yīng)用。硅在半導(dǎo)體工業(yè)中運(yùn)用的多,這主要受到二氧化硅的影響,能夠在器件制作上形成掩膜,能夠提高半導(dǎo)體器件的穩(wěn)定性,利于自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)。[2]
(2)無(wú)機(jī)合成物半導(dǎo)體。無(wú)機(jī)合成物主要是通過(guò)單一元素構(gòu)成半導(dǎo)體材料,當(dāng)然也有多種元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料,主要的半導(dǎo)體性質(zhì)有I族與V、VI、VII族;II族與IV、V、VI、VII族;III族與V、VI族;IV族與IV、VI族;V族與VI族;VI族與VI族的結(jié)合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影響,不是所有的化合物都能夠符合半導(dǎo)體材料的要求。這一半導(dǎo)體主要運(yùn)用到高速器件中,InP制造的晶體管的速度比其他材料都高,主要運(yùn)用到光電集成電路、抗核輻射器件中。 對(duì)于導(dǎo)電率高的材料,主要用于LED等方面。[2]
(3)有機(jī)合成物半導(dǎo)體。有機(jī)化合物是指含分子中含有碳鍵的化合物,把有機(jī)化合物和碳鍵垂直,疊加的方式能夠形成導(dǎo)帶,通過(guò)化學(xué)的添加,能夠讓其進(jìn)入到能帶,這樣可以發(fā)生電導(dǎo)率,從而形成有機(jī)化合物半導(dǎo)體。這一半導(dǎo)體和以往的半導(dǎo)體相比,具有成本低、溶解性好、材料輕加工容易的特點(diǎn)。可以通過(guò)控制分子的方式來(lái)控制導(dǎo)電性能,應(yīng)用的范圍比較廣,主要用于有機(jī)薄膜、有機(jī)照明等方面。[2]
(4)非晶態(tài)半導(dǎo)體。它又被叫做無(wú)定形半導(dǎo)體或玻璃半導(dǎo)體,屬于半導(dǎo)電性的一類(lèi)材料。非晶半導(dǎo)體和其他非晶材料一樣,都是短程有序、長(zhǎng)程無(wú)序結(jié)構(gòu)。它主要是通過(guò)改變?cè)酉鄬?duì)位置,改變?cè)械闹芷谛耘帕校纬煞蔷Ч?。晶態(tài)和非晶態(tài)主要區(qū)別于原子排列是否具有長(zhǎng)程序。非晶態(tài)半導(dǎo)體的性能控制難,隨著技術(shù)的發(fā)明,非晶態(tài)半導(dǎo)體開(kāi)始使用。這一制作工序簡(jiǎn)單,主要用于工程類(lèi),在光吸收方面有很好的效果,主要運(yùn)用到太陽(yáng)能電池和液晶顯示屏中。[2]
(5)本征半導(dǎo)體:不含雜質(zhì)且無(wú)晶格缺陷的半導(dǎo)體稱(chēng)為本征半導(dǎo)體。在極低溫度下,半導(dǎo)體的價(jià)帶是滿(mǎn)帶,受到熱激發(fā)后,價(jià)帶中的部分電子會(huì)越過(guò)禁帶進(jìn)入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導(dǎo)帶,價(jià)帶中缺少一個(gè)電子后形成一個(gè)帶正電的空位,稱(chēng)為空穴??昭▽?dǎo)電并不是實(shí)際運(yùn)動(dòng),而是一種等效。電子導(dǎo)電時(shí)等電量的空穴會(huì)沿其反方向運(yùn)動(dòng)。[5] 它們?cè)谕怆妶?chǎng)作用下產(chǎn)生定向運(yùn)動(dòng)而形成宏觀電流,分別稱(chēng)為電子導(dǎo)電和空穴導(dǎo)電。這種由于電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生而形成的混合型導(dǎo)電稱(chēng)為本征導(dǎo)電。導(dǎo)帶中的電子會(huì)落入空穴,電子-空穴對(duì)消失,稱(chēng)為復(fù)合。復(fù)合時(shí)釋放出的能量變成電磁輻射(發(fā)光)或晶格的熱振動(dòng)能量(發(fā)熱)。在一定溫度下,電子-空穴對(duì)的產(chǎn)生和復(fù)合同時(shí)存在并達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡,此時(shí)半導(dǎo)體具有一定的載流子密度,從而具有一定的電阻率。溫度升高時(shí),將產(chǎn)生更多的電子-空穴對(duì),載流子密度增加,電阻率減小。無(wú)晶格缺陷的純凈半導(dǎo)體的電阻率較大,實(shí)際應(yīng)用不多。[6]
什么是半導(dǎo)體材料?
鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間,叫做半導(dǎo)體。
半導(dǎo)體具有一些特殊性質(zhì)。如利用半導(dǎo)體的電阻率與溫度的關(guān)系可制成自動(dòng)控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可制成自動(dòng)控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。
半導(dǎo)體還有一個(gè)最重要的性質(zhì),如果在純凈的半導(dǎo)體物質(zhì)中適當(dāng)?shù)負(fù)饺胛⒘侩s質(zhì)測(cè)其導(dǎo)電能力將會(huì)成百萬(wàn)倍地增加。利用這一特性可制造各種不同用途的半導(dǎo)體器件,如半導(dǎo)體二極管、三極管等。
把一塊半導(dǎo)體的一邊制成P型區(qū),另一邊制成N型區(qū),則在交界處附近形成一個(gè)具有特殊性能的薄層,一般稱(chēng)此薄層為PN結(jié)。圖中上部分為P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體界面兩邊載流子的擴(kuò)散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結(jié)的形成過(guò)程,示意載流子的擴(kuò)散作用大于漂移作用(用藍(lán)色箭頭表示,紅色箭頭表示內(nèi)建電場(chǎng)的方向)。下邊部分為PN結(jié)的形成。表示擴(kuò)散作用和漂移作用的動(dòng)態(tài)平衡。
什么是半導(dǎo)體材料
半導(dǎo)體材料是一類(lèi)具有半導(dǎo)體性能(導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間,電阻率約在1mcm~1Gcm范圍內(nèi))、可用來(lái)制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料。
自然界的物質(zhì)、材料按導(dǎo)電能力大小可分為導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體三大類(lèi)。半導(dǎo)體的電阻率在1mcm~1Gcm范圍(上限按謝嘉奎《電子線(xiàn)路》取值,還有取其1/10或10倍的;因角標(biāo)不可用,暫用當(dāng)前描述)。在一般情況下,半導(dǎo)體電導(dǎo)率隨溫度的升高而升高,這與金屬導(dǎo)體恰好相反。
凡具有上述兩種特征的材料都可歸入半導(dǎo)體材料的范圍。反映半導(dǎo)體內(nèi)在基本性質(zhì)的卻是各種外界因素如光、熱、磁、電等作用于半導(dǎo)體而引起的物理效應(yīng)和現(xiàn)象,這些可統(tǒng)稱(chēng)為半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體性質(zhì)。構(gòu)成固態(tài)電子器件的基體材料絕大多數(shù)是半導(dǎo)體,正是這些半導(dǎo)體材料的各種半導(dǎo)體性質(zhì)賦予各種不同類(lèi)型半導(dǎo)體器件以不同的功能和特性。半導(dǎo)體的基本化學(xué)特征在于原子間存在飽和的共價(jià)鍵。作為共價(jià)鍵特征的典型是在晶格結(jié)構(gòu)上表現(xiàn)為四面體結(jié)構(gòu),所以典型的半導(dǎo)體材料具有金剛石或閃鋅礦(ZnS)的結(jié)構(gòu)。
由于地球的礦藏多半是化合物,所以最早得到利用的半導(dǎo)體材料都是化合物,例如方鉛礦(PbS)很早就用于無(wú)線(xiàn)電檢波,氧化亞銅(Cu2O)用作固體整流器,閃鋅礦(ZnS)是熟知的固體發(fā)光材料,碳化硅(SiC)的整流檢波作用也較早被利用。硒(Se)是最早發(fā)現(xiàn)并被利用的元素半導(dǎo)體,曾是固體整流器和光電池的重要材料。元素半導(dǎo)體鍺(Ge)放大作用的發(fā)現(xiàn)開(kāi)辟了半導(dǎo)體歷史新的一頁(yè),從此電子設(shè)備開(kāi)始實(shí)現(xiàn)晶體管化。中國(guó)的半導(dǎo)體研究和生產(chǎn)是從1957年首次制備出高純度(99.999999%~99.9999999%) 的鍺開(kāi)始的。采用元素半導(dǎo)體硅(Si)以后,不僅使晶體管的類(lèi)型和品種增加、性能提高,而且迎來(lái)了大規(guī)模和超大規(guī)模集成電路的時(shí)代。以砷化鎵(GaAs)為代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)了微波器件和光電器件的迅速發(fā)展。
半導(dǎo)體材料可按化學(xué)組成來(lái)分,再將結(jié)構(gòu)與性能比較特殊的非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體單獨(dú)列為一類(lèi)。按照這樣分類(lèi)方法可將半導(dǎo)體材料分為元素半導(dǎo)體、無(wú)機(jī)化合物半導(dǎo)體、有機(jī)化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體。
半導(dǎo)體材料指的是什么?
半導(dǎo)體材料指的是?電導(dǎo)率處于導(dǎo)電性能均屬于絕緣體之間的材料。
什么是半導(dǎo)體?
半導(dǎo)體(Semiconductor)是一種電導(dǎo)率在絕緣體至導(dǎo)體之間的物質(zhì),其電導(dǎo)率容易受控制,可作為信息處理的元件材料。
從科技或是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的角度來(lái)看,半導(dǎo)體非常重要。很多電子產(chǎn)品,如計(jì)算機(jī)、移動(dòng)電話(huà)、數(shù)字錄音機(jī)的核心單元都是利用半導(dǎo)體的電導(dǎo)率變化來(lái)處理信息。
常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅更是各種半導(dǎo)體材料中,在商業(yè)應(yīng)用上最具有影響力的一種。
硅基半導(dǎo)體自旋量子比特以其長(zhǎng)量子退相干時(shí)間和高操控保真度,以及與現(xiàn)代半導(dǎo)體工藝技術(shù)兼容的高可擴(kuò)展性,成為量子計(jì)算研究的核心方向之一。
什么是半導(dǎo)體
半導(dǎo)體是通常由硅組成的材料產(chǎn)品,其導(dǎo)電性比玻璃之類(lèi)的絕緣體高,但比銅或鋁之類(lèi)的純導(dǎo)體導(dǎo)電性低。
半導(dǎo)體可以通過(guò)引入雜質(zhì)(稱(chēng)為摻雜)來(lái)改變其導(dǎo)電性和其他性能,以滿(mǎn)足其所駐留的電子組件的特定需求。半導(dǎo)體也被稱(chēng)為半導(dǎo)體或芯片,它可以在數(shù)千種產(chǎn)品中找到,例如計(jì)算機(jī),智能手機(jī),設(shè)備,游戲硬件和醫(yī)療設(shè)備。
半導(dǎo)體的用途
半導(dǎo)體在現(xiàn)實(shí)生活中會(huì)被制作成部件集成電路等等,在工業(yè)中扮演著重要的角色。目前在電子技術(shù)方面也得到了廣泛的使用,當(dāng)然半導(dǎo)體材料器件、集成電路在生產(chǎn)科研方面已經(jīng)為電子工業(yè)創(chuàng)造了很好的領(lǐng)域。
而在線(xiàn)如今新產(chǎn)品的研制方面也會(huì)存在眾多的功效,比如半導(dǎo)體直接制作成電路,所謂半導(dǎo)體就是指在常溫的情況下處于導(dǎo)電和絕緣體之間的材料。
什么是半導(dǎo)體材料的介紹就聊到這里吧,感謝你花時(shí)間閱讀本站內(nèi)容。
發(fā)表評(píng)論