Большая Советская энциклопедия - полупроводниковые материалы
Связанные словари
Полупроводниковые материалы
Полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. В полупроводниковой электронике (См. Полупроводниковая электроника) используют главным образом кристаллические П. м. Большинство из них имеет кристаллическую структуру с тетраэдрической координацией атомов, характерной для структуры Алмаза.
Значительную роль в развитии полупроводниковой техники сыграл Селен: селеновые выпрямители долгое время оставались основными полупроводниковыми приборами, получившими массовое применение.
В начале 70-х гг. 20 в. наиболее распространённые П. м. — Кремний и Германий. Обычно их изготовляют в виде массивных Монокристаллов, легированных различными примесями. Легированные монокристаллы Si с удельным сопротивлением 10-3—104 ом․см получают преимущественно методом вытягивания из расплава (по Чохральскому), а легированные монокристаллы Ge с удельным сопротивлением 0,1—45 ом․см получают, кроме того, зонной плавкой (См. Зонная плавка). Как правило, примесные атомы V группы периодической системы (Р, As и Sb) сообщают кремнию и германию электронную проводимость, а примесные атомы III группы (В, Al, Ga, In) — дырочную. Si и Ge обычно используют для изготовления полупроводниковых диодов (См. Полупроводниковый диод), Транзисторов, интегральных микросхем и т.д.
Большую группу П. м. составляют химические соединения типа AIII BV (элементов III группы с элементами V группы) — арсениды, фосфиды, антимониды, нитриды (GaAs, InAs, GaP, lnP, InSb, AlN, BN и др.). Их получают различными методами изготовления монокристаллов как из жидкой, так и из газовой фазы. Синтез и выращивание монокристаллов обычно производят в замкнутых сосудах из высокотемпературных химически инертных материалов, обладающих высокой прочностью, поскольку давление насыщенного пара над расплавом таких элементов, как Р и As, сравнительно велико. Примеси элементов II группы придают этим П. м., как правило, дырочную проводимость, а элементов IV группы — электронную. П. м. этой группы используют в основном в полупроводниковых лазерах (См. Полупроводниковый лазер), светоизлучающих диодах (См. Светоизлучающий диод), Ганна диодах, фотоэлектронных умножителях (См. Фотоэлектронный умножитель), в качестве плёночных детекторов излучения в рентгеновской, видимой и инфракрасной областях спектра электромагнитных волн.
П. м. типа AiiBvi из которых наиболее широко применяют соединения ZnO, ZnS, CdS, CdSe, ZnSe, HgSe, CdTe, ZnTe, HgTe, получают преимущественно с помощью химических реакций в газовой фазе или сплавлением компонентов. Удельное сопротивление и тип проводимости этих П. м. определяются не столько легирующими примесями, сколько характерными для них структурными дефектами, связанными с отклонением их состава от стехиометрического (см. Стехиометрия). Использование П. м. этого типа связано главным образом с их оптическими свойствами и фоточувствительностью. Поэтому их применяют в Фоторезисторах, Фотоэлементах, электроннолучевых приборах и приборах ночного видения, модуляторах оптического излучения (см. Модуляция света) и т.д.
К П. м. относят также некоторые аморфные стеклообразные халькогенидные системы, например сплавы Р, As, Sb, Bi с Ge, S, Se, Te, и оксидные системы, например V2O5 — P2O5 — RxOy, где R — металлы I — IV групп, х — число атомов металла и у — число атомов кислорода в окисле. Их используют главным образом в качестве оптических покрытий в приборостроении.
Таблица некоторых физических свойств важнейших полупроводниковых материалов
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| Элемент, | Наиме| Ширина | Подвижность | Кристал| Постоян | Темпера| Упругость |
| тип | нование | запрещенной | носителей | лическая | ная | тура | пара при |
| соедине- | материа | зоны, эв | заряда, 300 K, | структура | решётки, Å | плавле | темпера|
| ния | ла | | см2/(в․сек) | | | ния, °С | туре плавле- |
| | |---------------------------------------------------------| | | | ния, атм |
| | | при | при 0 К | элек | дырки | | | | |
| | | 300 К | | троны | | | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Элемент | С (алмаз) | 5,47 | 5,51 | 1800 | 1600 | алмаз | 3,56679 | 4027 | 10-9 |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | Ge | 0,803 | 0,89 | 3900 | 1900 | типа алмаза | 5,65748 | 937 | |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | Si | 1,12 | 1,16 | 1500 | 600 | » | 5,43086 | 1420 | 10-6 |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | α—Sn | | Полупроводниковые материалы0,08 | | | » | 6,4892 | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| IV—IV | α—SiC | 3 | 3,1 | 400 | 50 | типа | 4,358 | 3100 | |
| | | | | | | сфалерита | | | |
|-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| III—V | AISb | 1,63 | 1,75 | 200 | 420 | типа | 6,1355 | 1050 | 1300 | >24 |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | GaN | 3,5 | | | | типа | 3,186 (по | >1700 | >200 |
| | | | | | | вюртцита | оси a) | | |
| | | | | | | | 5,176 (по | | |
| | | | | | | | оси с) | | |
| |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| | GaSb | 0,67 | 0,80 | 4000 | 1400 | типа | 6,0955 | 706 |
Вопрос-ответ:
