什么是半導體材料(砷化鎵為什么是半導體材料)

博主:adminadmin 2024-03-08 02:06:02 條評論
摘要:今天給各位分享什么是半導體材料的知識,其中也會對砷化鎵為什么是半導體材料進行解釋,現在開始吧!什么叫半導體材料?(1)元素...
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今天給各位分享什么是半導體材料的知識,其中也會對砷化鎵為什么是半導體材料進行解釋,現在開始吧!

什么叫半導體材料?

(1)元素半導體。元素半導體是指單一元素構成的半導體,其中對硅、硒的研究比較早。它是由相同元素組成的具有半導體特性的固體材料,容易受到微量雜質和外界條件的影響而發生變化。目前, 只有硅、鍺性能好,運用的比較廣,硒在電子照明和光電領域中應用。硅在半導體工業中運用的多,這主要受到二氧化硅的影響,能夠在器件制作上形成掩膜,能夠提高半導體器件的穩定性,利于自動化工業生產。[2]

什么是半導體材料(砷化鎵為什么是半導體材料)

(2)無機合成物半導體。無機合成物主要是通過單一元素構成半導體材料,當然也有多種元素構成的半導體材料,主要的半導體性質有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體材料的要求。這一半導體主要運用到高速器件中,InP制造的晶體管的速度比其他材料都高,主要運用到光電集成電路、抗核輻射器件中。 對于導電率高的材料,主要用于LED等方面。[2]

(3)有機合成物半導體。有機化合物是指含分子中含有碳鍵的化合物,把有機化合物和碳鍵垂直,疊加的方式能夠形成導帶,通過化學的添加,能夠讓其進入到能帶,這樣可以發生電導率,從而形成有機化合物半導體。這一半導體和以往的半導體相比,具有成本低、溶解性好、材料輕加工容易的特點。可以通過控制分子的方式來控制導電性能,應用的范圍比較廣,主要用于有機薄膜、有機照明等方面。[2]

(4)非晶態半導體。它又被叫做無定形半導體或玻璃半導體,屬于半導電性的一類材料。非晶半導體和其他非晶材料一樣,都是短程有序、長程無序結構。它主要是通過改變原子相對位置,改變原有的周期性排列,形成非晶硅。晶態和非晶態主要區別于原子排列是否具有長程序。非晶態半導體的性能控制難,隨著技術的發明,非晶態半導體開始使用。這一制作工序簡單,主要用于工程類,在光吸收方面有很好的效果,主要運用到太陽能電池和液晶顯示屏中。[2]

(5)本征半導體:不含雜質且無晶格缺陷的半導體稱為本征半導體。在極低溫度下,半導體的價帶是滿帶,受到熱激發后,價帶中的部分電子會越過禁帶進入能量較高的空帶,空帶中存在電子后成為導帶,價帶中缺少一個電子后形成一個帶正電的空位,稱為空穴。空穴導電并不是實際運動,而是一種等效。電子導電時等電量的空穴會沿其反方向運動。[5] 它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流,分別稱為電子導電和空穴導電。這種由于電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本征導電。導帶中的電子會落入空穴,電子-空穴對消失,稱為復合。復合時釋放出的能量變成電磁輻射(發光)或晶格的熱振動能量(發熱)。在一定溫度下,電子-空穴對的產生和復合同時存在并達到動態平衡,此時半導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,將產生更多的電子-空穴對,載流子密度增加,電阻率減小。無晶格缺陷的純凈半導體的電阻率較大,實際應用不多。[6]

什么是半導體材料?

鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體,它們的導電能力介于導體和絕緣體之間,叫做半導體。

半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關系可制成自動控制用的熱敏元件(熱敏電阻);利用它的光敏特性可制成自動控制用的光敏元件,像光電池、光電管和光敏電阻等。

半導體還有一個最重要的性質,如果在純凈的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可制造各種不同用途的半導體器件,如半導體二極管、三極管等。

把一塊半導體的一邊制成P型區,另一邊制成N型區,則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層,一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用(用黑色箭頭表示)。中間部分為PN結的形成過程,示意載流子的擴散作用大于漂移作用(用藍色箭頭表示,紅色箭頭表示內建電場的方向)。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡。

什么是半導體材料

半導體材料是一類具有半導體性能(導電能力介于導體與絕緣體之間,電阻率約在1mcm~1Gcm范圍內)、可用來制作半導體器件和集成電路的電子材料。

自然界的物質、材料按導電能力大小可分為導體、半導體和絕緣體三大類。半導體的電阻率在1mcm~1Gcm范圍(上限按謝嘉奎《電子線路》取值,還有取其1/10或10倍的;因角標不可用,暫用當前描述)。在一般情況下,半導體電導率隨溫度的升高而升高,這與金屬導體恰好相反。

凡具有上述兩種特征的材料都可歸入半導體材料的范圍。反映半導體內在基本性質的卻是各種外界因素如光、熱、磁、電等作用于半導體而引起的物理效應和現象,這些可統稱為半導體材料的半導體性質。構成固態電子器件的基體材料絕大多數是半導體,正是這些半導體材料的各種半導體性質賦予各種不同類型半導體器件以不同的功能和特性。半導體的基本化學特征在于原子間存在飽和的共價鍵。作為共價鍵特征的典型是在晶格結構上表現為四面體結構,所以典型的半導體材料具有金剛石或閃鋅礦(ZnS)的結構。

由于地球的礦藏多半是化合物,所以最早得到利用的半導體材料都是化合物,例如方鉛礦(PbS)很早就用于無線電檢波,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)是最早發現并被利用的元素半導體,曾是固體整流器和光電池的重要材料。元素半導體鍺(Ge)放大作用的發現開辟了半導體歷史新的一頁,從此電子設備開始實現晶體管化。中國的半導體研究和生產是從1957年首次制備出高純度(99.999999%~99.9999999%) 的鍺開始的。采用元素半導體硅(Si)以后,不僅使晶體管的類型和品種增加、性能提高,而且迎來了大規模和超大規模集成電路的時代。以砷化鎵(GaAs)為代表的Ⅲ-Ⅴ族化合物的發現促進了微波器件和光電器件的迅速發展。

半導體材料可按化學組成來分,再將結構與性能比較特殊的非晶態與液態半導體單獨列為一類。按照這樣分類方法可將半導體材料分為元素半導體、無機化合物半導體、有機化合物半導體和非晶態與液態半導體。

半導體材料指的是什么?

半導體材料指的是?電導率處于導電性能均屬于絕緣體之間的材料。

什么是半導體?

半導體(Semiconductor)是一種電導率在絕緣體至導體之間的物質,其電導率容易受控制,可作為信息處理的元件材料。

從科技或是經濟發展的角度來看,半導體非常重要。很多電子產品,如計算機、移動電話、數字錄音機的核心單元都是利用半導體的電導率變化來處理信息。

常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等,而硅更是各種半導體材料中,在商業應用上最具有影響力的一種。

硅基半導體自旋量子比特以其長量子退相干時間和高操控保真度,以及與現代半導體工藝技術兼容的高可擴展性,成為量子計算研究的核心方向之一。

什么是半導體

半導體是通常由硅組成的材料產品,其導電性比玻璃之類的絕緣體高,但比銅或鋁之類的純導體導電性低。

半導體可以通過引入雜質(稱為摻雜)來改變其導電性和其他性能,以滿足其所駐留的電子組件的特定需求。半導體也被稱為半導體或芯片,它可以在數千種產品中找到,例如計算機,智能手機,設備,游戲硬件和醫療設備。

半導體的用途

半導體在現實生活中會被制作成部件集成電路等等,在工業中扮演著重要的角色。目前在電子技術方面也得到了廣泛的使用,當然半導體材料器件、集成電路在生產科研方面已經為電子工業創造了很好的領域。

而在線如今新產品的研制方面也會存在眾多的功效,比如半導體直接制作成電路,所謂半導體就是指在常溫的情況下處于導電和絕緣體之間的材料。

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