[科普中國(guó)]-元素半導(dǎo)體材料

元素半導(dǎo)體材料(elemental semiconductor material)是指由單體元素構(gòu)成的半導(dǎo)體材料。共有12種元素具有半導(dǎo)體性質(zhì)，即硅、鍺、硼、碲、碘及碳、磷、砷、硫、銻、錫的某種同素異形體。

性質(zhì)與結(jié)構(gòu)元素半導(dǎo)體材料的主要性質(zhì)見(jiàn)表1。

元素半導(dǎo)體材料在元素周期表中的位置，說(shuō)明了半導(dǎo)體材料的性質(zhì)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)，特別是原子結(jié)構(gòu)的關(guān)系，它們都居于周期表的A族。典型的半導(dǎo)體材料居于Ⅳ一A族，它們都具有明顯的共價(jià)鍵；都以金剛石型結(jié)構(gòu)結(jié)晶；它們的帶隙寬度隨原子序數(shù)的增加而遞減，其原因是其鍵合能隨電子層數(shù)的增加而減小。V—A族都是某一種同素異形體具有半導(dǎo)體性質(zhì)，其帶隙寬度亦隨原子序數(shù)的增加而減小1。

半導(dǎo)體材料 導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)稱為半導(dǎo)體。半導(dǎo)體材料是一類具有半導(dǎo)體性能、可用來(lái)制作半導(dǎo)體器件和集成電的電子材料，其電阻率在10（U-3）～10（U-9）歐姆/厘米范圍內(nèi)。半導(dǎo)體材料的電學(xué)性質(zhì)對(duì)光、熱、電、磁等外界因素的變化十分敏感，在半導(dǎo)體材料中摻入少量雜質(zhì)可以控制這類材料的電導(dǎo)率。正是利用半導(dǎo)體材料的這些性質(zhì)，才制造出功能多樣的半導(dǎo)體器件。 半導(dǎo)體材料是半導(dǎo)體工業(yè)的基礎(chǔ)，它的發(fā)展對(duì)半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展有極大的影響2。

分類半導(dǎo)體材料按化學(xué)成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，大致可分為以下幾類。

1.元素半導(dǎo)體有鍺、硅、硒、硼、碲、銻等。50年代，鍺在半導(dǎo)體中占主導(dǎo)地位，但鍺半導(dǎo)體器件的耐高溫和抗輻射性能較差，到60年代后期逐漸被硅材料取代。用硅制造的半導(dǎo)體器件，耐高溫和抗輻射性能較好，特別適宜制作大功率器件。因此，硅已成為應(yīng)用最多的一種增導(dǎo)體材料，集成電路大多數(shù)是用硅材料制造的。

2.化合物半導(dǎo)體由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導(dǎo)體材料。它的種類很多，重要的有砷化鎵、磷化錮、銻化錮、碳化硅、硫化鎘及鎵砷硅等。其中砷化鎵是制造微波器件和集成電的重要材料。碳化硅由于其抗輻射能力強(qiáng)、耐高溫和化學(xué)穩(wěn)定性好，在航天技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

3.無(wú)定形半導(dǎo)體材料 用作半導(dǎo)體的玻璃是一種非晶體無(wú)定形半導(dǎo)體材料，分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種。這類材料具有良好的開(kāi)關(guān)和記憶特性和很強(qiáng)的抗輻射能力，主要用來(lái)制造閾值開(kāi)關(guān)、記憶開(kāi)關(guān)和固體顯示器件。

4.有機(jī)增導(dǎo)體材料已知的有機(jī)半導(dǎo)體材料有幾十種，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，尚未得到應(yīng)用3。

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

石季英 - 副教授 - 天津大學(xué)