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半导体技术的新材料发展及应用随着计算机、通讯、物联网和人工智能等新技术的不断快速发展，半导体技术在这些领域中的应用越来越广泛。
而随着人们对于新材料和新技术的不断探索，半导体材料的发展正处于一个新的突破点。
在这篇文章中，我们将深入探讨半导体技术的新材料发展及其应用。
一. 新材料的发展1. 碳化硅材料碳化硅（SiC）是一种非常有前途的半导体材料，具有良好的热导性能和耐高温性能。
碳化硅材料可以在高温下工作，因此适用于制造高温二极管和功率器件等。
目前，碳化硅材料已经在汽车、电力等领域得到广泛应用。
2. 氮化镓材料氮化镓（GaN）材料是一种具有高电子迁移率和高饱和电流密度的半导体材料。
它广泛应用在LED照明、光伏发电、无线通讯和雷达系统等领域。
氮化镓材料的特点是具有高亮度、长寿命、低能耗等优点。
3. 氮化铝材料氮化铝（AlN）是一种具有高热导性、高电绝缘性和高机械强度的半导体材料。
它广泛用于氮化镓LED、超声波传感器、高功率半导体器件、氢化物半导体器件等。
在这些领域中，氮化铝材料已经显示出更高的性能和更低成本。
二. 新材料的应用1. LED照明LED照明已经成为新能源照明领域发展的主流，这主要得益于氮化镓材料的广泛应用。
氮化镓材料的特点是具有高亮度、长寿命、低能耗等优点，因此可以替代传统的白炽灯和荧光灯。
LED照明在新能源领域中的应用已经日益增多。
2. 无线通讯随着人工智能、物联网等领域的快速发展，无线通讯的需求也在不断增加。
在这方面，氮化镓和碳化硅材料的应用得以广泛发展。
氮化镓材料的高频特性良好，是移动通讯中的重要材料，如5G基站中的功率放大器模块就采用氮化镓材料。
碳化硅材料因其高温性能良好，被广泛应用于电力电路中。
3. 太阳能电池氮化铝材料在太阳能电池中广泛应用，它具有高电绝缘性和高光学透过率等特点。
太阳能电池具有非常好的可再生性和环保性，因此也吸引了越来越多的人的关注。
4. 其他应用除了上述领域外，新材料还在许多其他领域得到广泛应用。
半导体材料分类
半导体材料是一种特殊的材料，它在电学和光学特性上介于导体和绝缘体之间。
根据材料的性质和用途，半导体材料可以分为以下几类：
1. 硅基半导体材料：硅是最常用的半导体材料之一，它在电子学和光电子学中都有广泛的应用。
硅基半导体材料可以分为单晶硅、多晶硅和非晶硅等。
2. III-V族半导体材料：III-V族半导体材料具有较高的电子迁移率和较低的禁带宽度，适用于高速电子器件和光电器件的制造。
常见的III-V族材料包括氮化镓(GaN)、砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)等。
3. II-VI族半导体材料：II-VI族半导体材料的禁带宽度较窄，适用于制造发光二极管(LED)和半导体激光器等光电器件。
常见的
II-VI族材料包括氧化锌(ZnO)、硫化镉(CdS)、硒化镉(CdSe)等。
4. IV-VI族半导体材料：IV-VI族半导体材料的禁带宽度较宽，适用于太阳能电池等的制造。
常见的IV-VI族材料包括硫化铅(PbS)、硒化铅(PbSe)等。
5. 化合物半导体材料：化合物半导体材料是由两种或多种元素组成的化合物，具有特殊的电学和光学特性。
常见的化合物材料包括氮化铝(AlN)、碳化硅(SiC)、磷化铝(AlP)等。
不同的半导体材料具有不同的特性和应用领域，它们在电子学、光电子学、能源等领域都有广泛的应用。
什么叫半导体材料有哪些半导体材料是一类具有介于导体和绝缘体之间的电学性质的材料。
它们在电力分配、发光二极管（LED）等领域中发挥着重要作用。
半导体在当今的数字电子设备和信息技术领域中扮演了关键角色。
半导体材料的分类1.硅(Si)：硅是最常用的半导体材料之一，广泛应用于电子器件制造。
其原子结构稳定，制备成本相对较低，且具有良好的半导体性能。
2.锗(Ge)：锗也是一种常见的半导体材料，通常在高温下运行，用于特定领域的应用，如红外检测。
3.砷化镓(GaAs)：砷化镓属于III-V族化合物半导体，具有较高的电子迁移率和较高的截止频率，适用于射频和微波器件。
4.氮化镓(GaN)：氮化镓是一种宽禁带半导体，用于制造高功率、高频率的微波和光电子器件。
5.磷化铟(InP)：磷化铟是一种重要的III-V族化合物半导体材料，适用于光电子器件制造。
6.硒化锌(ZnSe)：硒化锌是一种II-VI族化合物半导体，用于制造光学器件和蓝光LED。
半导体材料的特性半导体材料具有以下特性：1.导电性可控：通过掺杂和半导体材料的特殊结构，可以调控其导电性质，从而制造出各种类型的电子器件。
2.光电性能：部分半导体材料具有光电转换特性，可用于制造太阳能电池、LED等光电子器件。
3.带隙：半导体材料具有一定大小的能带隙，使其在特定条件下能够导电，但又不会像金属那样导电性过高。
4.热稳定性：部分半导体材料在高温下能够保持稳定性，适用于高温环境下的应用。
总的来说，半导体材料在现代电子行业中具有重要的地位，而不同种类的半导体材料具有不同的特性和应用范围。
通过不断地研究和创新，半导体材料的性能和应用领域将会不断扩大和深化。
半导体分类
半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的材料。
根据半导体的具体性质和用途，可以将其分为以下几类：
1. 基础半导体：基础半导体是指具有半导体特性的单一材料。
常见的基础半导体包括硅、锗、碲等。
2. 掺杂半导体：为了调节半导体的电性能，可以向其中掺入少量的杂质。
掺入少量的五价元素（如磷）会使半导体中出现多余的电子，形成n型半导体；而掺入少量的三价元素（如硼）会使半导体中出现少量的空穴，形成p型半导体。
3. 复合半导体：复合半导体通常由两种或两种以上不同的基础半导体通过特定的工艺方法组合而成。
复合半导体的性能一般比单一的基础半导体好，可以应用在更广泛的领域中。
4. III-V族半导体：III-V族半导体是指由III族元素和V族元素组成的半导体材料。
常见的III-V族半导体有氮化镓、砷化镓等，这些材料已经广泛应用于高频电子器件、光电器件等领域。
5. II-VI族半导体：II-VI族半导体是指由II族元素和VI族元素组成的半导体材料。
常见的II-VI族半导体有硫化锌、硒化镉等，这些材料在太阳能电池、蓝绿光发光二极管等领域有广泛的应用。
总之，半导体具有广泛的应用前景，不同类型的半导体材料和器件在不同的领域中都有着独特的应用价值。
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半导体基板的分类及应用半导体基板是指用于制造半导体器件的基础材料，是多种材料的薄片，常见的有硅、蓝宝石、碳化硅等。
不同的半导体基板材料具有不同的特性和应用，下面将详细介绍几种常见的半导体基板及其应用。
1. 硅基板硅基板是最常见的半导体基板材料之一，其优点是制备工艺成熟、价格相对较低、表面平整度高、热稳定性好等。
硅基板常用于制备CMOS、Bipolar等各种类型的集成电路（IC），广泛应用于电子产品、通讯设备、计算机等领域。
2. 蓝宝石基板蓝宝石基板是由人造蓝宝石晶体切割而成，具有高硬度、优良的光学透明性和热稳定性等特点。
蓝宝石基板主要应用于LED芯片制造，由于其光学性能好，可以实现高亮度、高效率的LED发光。
3. 碳化硅基板碳化硅基板是一种新兴的半导体基板材料，具有高热导率、高击穿电场强度、高饱和漂移速度等特点，适用于高频、高温、高功率等特殊环境。
碳化硅基板广泛应用于功率电子器件、射频器件、光伏发电等领域。
4. 氮化镓基板氮化镓基板是制备高功率和高频率器件的理想选择，具有优良的热导率、电子迁移率和机械性能等特点。
氮化镓基板被广泛应用于GaN基高电子迁移率晶体管（HEMT）、蓝宝石GaN LED和激光器等器件的制备。
5. 砷化镓基板砷化镓基板在微波功放器件和太赫兹器件等领域有广泛应用，其热导率高、电子迁移率大，适用于高频、高功率的应用场景。
砷化镓基板被广泛应用于制备高速电子器件、光电子器件等。
6. 硒化锌基板硒化锌基板具有宽带隙、高电子迁移率和高折射率的特点，适用于制备发光器件、光电检测器和光伏器件等。
硒化锌基板在LED、紫外探测器等领域有广泛应用。
除了上述几种常见的半导体基板，还有铜基板、铝基板、镍基板等，它们具有特殊的电导性、导热性或磁性等特点，在电子器件的制备和其他特殊领域有广泛应用。
总之，半导体基板的分类主要根据材料的特性和应用需求来确定。
各种不同类型的半导体基板都发挥着重要的作用，满足了不同领域的需求，并推动了电子技术的发展。
其中晶态半导体又可以分为单晶半导体和多晶半导体。
上述材料中，锗(Ge)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)都是单晶，是由均一的晶粒有序堆积组成；而多晶则是由很多小晶粒杂乱地堆积而成。
对于非晶态半导体，有非晶态硅、非晶态锗等，它们没有规则的外形，也没有固定熔点，内部结构不存在长程有序，只是在若干原子间距内的较小范围内存在结构上的有序排列，称作短程有序。
另外，在实际应用中，根据半导体材料中是否含有杂质，又可以将半导体材料分为本征半导体和杂质半导体。
在下面的章节中将会介绍，杂质的存在将对材料的性能产生很大的影响。
二. 半导体材料的结构及其性能1.几种半导体材料的结构1.1金刚石结构型材料Si、Ge等Ⅳ族元素有4个未配对的价电子，每个原子只能与周围4个原子共价键合，使每个原子的最外层都成为8个电子的闭合壳层，因此共价晶体的配位数(即晶体中一个原子最近邻的原子数)只能是 4。
方向性是指原子间形成共价键时，电子云的重叠在空间一定方向上具有最高密度，这个方向就是共价键方向。
共价键方向是四面体对称的，即共价键是从正四面体中心原子出发指向它的四个顶角原子，共价键之间的夹角为109°28′，这种正四面体称为共价四面体，见图 1.2。
图中原子间的二条连线表示共有一对价电子，二条线的方向表示共价键方向。
共价四面体中如果把原子粗略看成圆球并且最近邻的原子彼此相切，圆球半径就称为共价四面体半径。
单纯依靠图1.2那样的一个四面体还不能表示出各个四面体之间的相互关系，为充分展示共价晶体的结构特点，图1.3(a)画出了由四个共价四面体所组成的一个Si、Ge晶体结构的晶胞，统称为金刚石结构晶胞，整个Si、Ge晶体就是由这样的晶胞周期性重复排列而成。
它是一个正立方体，立方体的八个顶角和六个面心各有一个原子，内部四条空间对角线上距顶角原子1/4对角线长度处各有一个原子，金刚石结构晶胞中共有8个原子。
金刚石结构晶胞也可以看作是两个面心立方沿空间对角线相互平移 1/4 对角线长度套构而成的。
半导体材料及其在电子器件中的应用随着科技的不断发展，电子器件已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
这些电子器件承载着人们的生活和工作，带来了瞬息万变的数字化世界。
而半导体材料则是这些电子器件中的核心材料。
半导体材料具有众多优良的物理、化学和电学性质，其应用领域广泛，不仅包括电子学、光电学、微电子学、信息技术等领域，也涉及到环保、绿色能源、新材料等方面。
本文将介绍半导体材料及其在电子器件中的应用。
一、半导体材料的种类半导体材料按照不同的研究对象和制备方法可以分为元素半导体、化合物半导体、有机半导体等类型。
元素半导体：元素半导体是由仅含有一个元素的半导体材料。
其中，硅（Si）是应用最广泛的元素半导体，还有锗（Ge）、金属铟（In）、碲（Te）等。
元素半导体的优点是价格相对较低，制备更加容易。
化合物半导体：化合物半导体是由至少两个不同种元素组成的半导体材料。
其中，III-V族化合物半导体和II-VI族化合物半导体最为常见。
III-V族化合物半导体包括氮化镓（GaN）、砷化镓（GaAs）等；II-VI族化合物半导体包括氧化锌（ZnO）等。
化合物半导体的优点是在氧化物、硅等较差的条件下，具有很好的电学性能和光学特性。
有机半导体：有机半导体特指以有机分子为主要成分的半导体材料。
有机半导体的制备工艺相对简单，具有很高的柔性、透明度和低成本等优点。
但是，其电学性能相对较差，应用范围较窄。
二、半导体材料在电子器件中的应用半导体材料是电子器件中最重要的组成部分之一。
其应用范围涉及到光电子器件、微电子器件、传感器、能源、环保等领域。
下面将分别介绍一些典型的应用。
1. 半导体二极管半导体二极管是一种最简单的电子器件。
它由P型半导体和N型半导体构成，具有单向导电性。
半导体二极管广泛应用于电源、电视机、收音机等电器中。
由于其各项性能优异，在高频电子领域、光电子领域以及光伏发电领域都得到了广泛应用。
2. 电子器件中的微处理器微处理器是一种内置计算机内存和逻辑控制电路的电子器件，被广泛地应用于计算机、手机、家电等产品中。
半导体材料的分类_及其各自的性能汇总1.硅(Si)硅是最常见的半导体材料之一、它是地壳中非常丰富的元素，因此具有低成本的优势。
硅半导体材料的常见应用包括集成电路、太阳能电池等。
硅具有良好的热稳定性、机械强度和抗辐射性能。
此外，硅的能带结构使得它能够实现p型、n型掺杂，从而形成正负极性区域，进而实现PN结的形成。
2.砷化镓(GaAs)砷化镓是另一个常用的半导体材料，尤其在高速电子设备和微波器件领域应用广泛。
相较于硅，砷化镓具有更高的载流子迁移率和较高的饱和迁移速度，使其在高频应用中具有优势。
砷化镓材料也能实现p型和n型掺杂，并产生较高的载流子浓度。
3.磷化铟(InP)磷化铟是一种优良的半导体材料，用于光电子学器件的制造，如半导体激光器和光电传感器。
磷化铟具有较高的光吸收系数、较高的光电转换效率和较低的杂质浓度。
此外，磷化铟材料的能带结构能够实现宽带隙材料的器件发展。
4.硫化镉(CdS)硫化镉是一种重要的硫化物半导体材料。
具有良好的光电性能和稳定性。
硫化镉可用于制备太阳能电池、光电转换器件和光电传感器。
它通常作为其他半导体材料的缓冲层或附加层。
5.砷化镉(CdAs)砷化镉是一种宽带隙的半导体材料。
它在红外光电子学领域应用广泛，如红外探测器和激光器。
砷化镉具有良好的热稳定性和高迁移率，适用于高温环境。
6.氮化镓(GaN)氮化镓是一种宽带隙材料，被广泛应用于高频电子器件和光电器件制造中。
氮化镓具有较高的电子饱和迁移速度、较高的热导率和较高的波长。
其中重要的是要强调，不同的半导体材料具有不同的性能和应用领域。
选择合适的材料对于特定的应用至关重要。
同时，材料制备和工艺也是决定器件性能的重要因素之一、有关半导体材料性能的进一步信息可参考相关的专业文献和科学研究。
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半导体材料的分类及应用能源、材料与信息被认为是当今正在兴起的新技术革命的三大支柱。
材料方面, 电子材料的进展尤其引人注目。
以大规模和超大规模集成电路为核心的电脑的问世极大地推动了现代科学技术各个方面的发展,一个又一个划时代意义的半导体生产新工艺、新材料和新仪器不断涌现, 并迅速变成生产力和生产工具, 极大地推动了集成电路工业的高速发展。
半导体数字集成电路、模拟集成电路、存储器、专用集成电路和微处理器, 无论是在集成度和稳定可靠性的提高方面, 还是在生产成本不断降低方面都上了一个又一个新台阶,有力地促进了人类在生物工程、航空航天、工业、农业、商业、科技、教育、卫生等领域的全面发展, 也大大地方便和丰富了人们的日常生活。
半导体集成电路的发展水平, 是衡量一个国家的经济实力和科技进步的主要标志之一, 然而半导体材料又是集成电路发展的一个重要基石。
“半体体材料”作为电子材料的代表, 在生产实践的客观需求刺激下, 科技工作者已经发现了数以千计的具有半导体特性的材料, 并正在卓有成效在研究、开发和利用各种具有特殊性能的材料。
1 元素半导体周期表中有12 种具有半导体性质的元素( 见下表) 。
但其中S、P、As、Sb 和I 不稳定, 易发挥; 灰Sn 在室温下转变为白Sn, 已金属; B、C 的熔点太高, 不易制成单晶; T e 十分稀缺。
这样只剩下Se、Ge 和Si 可供实用。
半导体技术的早期( 50 年代以前) 。
表1 具有半导体性质的元素周期ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦAB CS i P SGe As S eS n Sb Te ISe 曾广泛地用作光电池和整流器, 晶体管发明后,Ge 迅速地兴起, 但很快又被性能更好的Si 所取代。
现在Se 在非晶半导体器件领域还保留一席之地, Ge 在若干种分立元件( 低压、低频、中功率晶体管以及光电探测器等) 中还被应用, 而Si 则一直是半导体工作的主导材料, 这种情况预计到下个世纪初也不会改变。
Si 能成为主角的原因是: 含量极其丰富( 占地壳的27%) , 提纯与结晶方便; 禁带宽度1. 12eV, 比Ge 的0. 66eV 大, 因而Si 器件工作温度高; 更重要的是SiO2 膜的纯化和掩蔽作用, 纯化作用使器件的稳定性与可靠性大为提高,掩蔽作用使器件的制和实现了平面工艺, 从而实现了大规模自动化的工业生产和集成化, 使半导体分立器件和集成电路以其低廉的价格和卓越的性能迅速取代了电子管, 微电子学取代了真空电子学, 微电子工程成为当代产业中的一支生力军。
据报导, 1995 年世界半导体器件销售额为1464 亿美元, 硅片销费量约为30. 0 亿平方英寸, 1996 年市场规模为1851 亿美元, 增长了26. 4%, 消费硅片则达33. 46 亿平方英寸。
硅材料分为多晶硅, 单晶硅和非晶硅。
单晶硅分为直拉单晶硅( CZ) 、区熔单晶硅( FZ) 和外延单晶硅片( EPI) 。
其中, CZ 单晶硅的特点是直径大、机械强度高、电阻率低、氧含量较高, 主要用于制造集成电路、晶体管、低电压小功率二极管、传感器和太阳能电池; FZ 单晶硅的特点是电阻率高、补偿度小、少数载流子寿命长、NT D 单晶硅电阻率均匀性好, 主要用于电力电子器件( SR、SCR、GTO 等) 高反压晶体管和射线探测器; 外延单晶硅片的特点是薄膜单晶、气相生产表面, 主要用于各种类型晶体管, 近年来为克服集成电路的软失效( So ft er ro r ) 和锁存效应( Catch up) , 用于高速CM OS 电路; 浇铸多晶硅和淀积或溅射非晶硅, 主要用于低成本太阳能电池。
为提高计算机的贮存容量的速度以及不断地降低成本, 要求其贮存器芯片尽量减少每个元件的面积并提高集成度, 需要大面积无缺陷的硅单晶片作保证。
目前16 兆的动态随机贮存器( DRAM ) 及0. 5m 工艺已实现大批量生产, 64 兆位的DRAM 正在开发, 预计2000 年将生产出IG 的DRAM。
与此相应, 硅材料制备技术已达到十分完美的程度。
5 英寸和6 英寸的硅单晶片已占硅片生产总量的70%以上, 1994 年以后世界各国都在大力扩大8 英寸片的生产能力, 12 英寸的单晶硅也已问世。
另方面, 高压大功率器件的发展, 区熔硅单晶生产水平也有很大提高, 4 英寸和5 英寸区熔硅单晶已可工业化生产, 6 英寸的也已研制成功, 并投入生产。
2 化合物半导体及其固溶体人们在探索元素半导体以外的半导体材料的努力中, 很自然地把目标转向化合物材料。
50 年代就开始了对化合物半导体的研究, 1952 年WelkeV 首先把Ⅲ—Ⅴ化合物半导体作为新的重要半导体族,现在已经发现了许多种具在半导体性质的化合物, 包括Ⅰ族与Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ族; Ⅱ族与Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ族; Ⅲ族与Ⅴ、Ⅵ族; Ⅳ族与Ⅳ、Ⅵ族; Ⅴ族与Ⅵ族; Ⅵ族与Ⅵ族的许多化合物。
但这当中有实用价值或工艺上目前达到实用阶段的并不多, 主要集中在Ⅲ—Ⅴ及Ⅱ—Ⅵ族化合物及其多元固溶体上。
早期( 上世纪末至二战前) 曾广泛使用的天然矿石检波器( 方铅矿、黄铁矿、闪锌矿) 及Cu2O 整流器是人们最早使用的化合物半导体, 如今只有史料价值了。
2. 1 Ⅲ—Ⅴ族化合物及其固溶体半导体Ⅲ—Ⅴ族合化物指周期表中Ⅲ—A( B、Al、Ga、I n)与VA( N、P、As、Sb) 族元素构成的16 种化合物, 但B系及N 系化合物由于制备困难、能源过宽以及自补偿效应等原因, 只BN 及AIN 有一些研究报导。
Al 系化合物一般不稳定、易潮解, 只在三元系固溶体中作为一个组元而被使用。
因此, 研究得较多的是Ga、I n 与As、P和Sb 的化合物, 尤其是GaAs 和InP。
GaAs 的能隙为1. 43eV, 因而有比Si 更高的使用温度( 可达400℃) , 其载流子电子的迁移率是Si 的6倍, 是制作高速器件的理想材料, 此外其抗辐射能力也比Si 强。
因此在高速集成电路的领域已向硅提出了强有力的挑战。
目前构成砷化镓基超高速集成电路( GaAsVHSIC) 的主要器件是GaAs MESFET ( 金属半导体场效应晶体管) 、HEMT ( 高电子迁移率晶体管) 和HBT( 异质结双极晶体管) 。
GaAs M ESFET 是1974 年研制成功的, 在GaAs VHSIC 中用得最多, 也是最基本的有源器件。
HEM T 和HBT 分别在1980 年和1984 年问世, 它们都是采用MBE( 分子束外延) 或MOCVD( 金属有机化学汽相淀积) 技术制得的。
GaAs VHSIC 的发展借鉴了Si- IC 的经验, 例如CAD 技术、全离子注入平面结构、干法刻蚀、难熔金属栅或替代式栅自对准工艺等。
砷化镓集成电路的制作水平已达100mm 的圆片和0. 4m 线宽, 数字电路35 万门的产品已投入市场。
在固体微波器件领域, 微波频率的低端( 4GHz 以下) Si双极晶体管是功率器件的主流, 在4GHz 以上, 微波固态功率源则是以GaAs MESFET 器件为主流产品, 并且借用MBE、MOCVD 等高质量超薄层生长技术以及亚微米微细加工技术, HEM T 及HBT 等微波和毫米波新器件得到很大发展, 基保GaAs、InP 及AlGaAs 等Ⅲ- Ⅴ族材料的优越性能得到了充分利用。
而InP 在许多方面呈现出比GaAs 更好的特性, 它的主要特性是:速度高、耐辐射, 可进行光化学蚀刻, 频率高, 导热性好, 击穿场强高。
现业已证实, InP 制造的晶体管与用其它任何材料制造的器件相比其速度快50%。
InP 是制造高频器件、结型场效应晶体管、抗核辐射器件以及光电集成电路最有希望的基础材料。
由于电子战、雷达、通信和智能武器能军用要求, 以及移动通信、卫星通信和汽车通信等商用要求, 高频、高速、低噪、宽带大功率的小型可靠的半导体器件和电路成为发达国家竞相发展的重点, 微波毫米波单片集成电路(MIM IC) 从80 年代以来得到迅速的发展, 现在MIMIC 电路已将微波电路本身的集成、微波与数字电路的集成以及微电子与光电子的集成结合在一起( 宏单元电路) , M IMIC 工艺已进入了3 英寸0. 1m 的水平。
半导体光电子器件包括半导体发光器件、光探测器件和光电子集成电路三大部分, 在这个领域, 化合物半导体特别是Ⅲ- Ⅴ族材料起着十分重要的作用。
此外, 化合物半导体之间还能形成固溶体, 又称混晶。
按组成元素的数目构成三元或四元固溶体。
组成多元固溶体的优点在于: 随着每种组元在固溶体中所占百分比的改变, 固溶体的许多性质会连续地改变, 从而满足器件设计的需要。
由于社会的迅速信息化, 军事上对通信联络及武器装备高精度、高灵敏、小型化要求的刺激, 基于大面积超薄层外延生长( 超晶格量子陷结构) 技术、微细加工技术的高性能光电子器件正迅速发展, 例如高速化宽带宽光源和光电二极管、二维阵列表面光电子器件、光集成器件、大面阵高分辨率图象传感器和热成像器件等, 这些领域主要是化合物在大显身手。
下面是Si、GaAs 和I nP 三种主要半导体材料的性质比较表2 SiGaAs 和I nP 基本物理性质比较Si GaAs InP晶格常数 A 5. 491 5. 653 5. 869密度kg/ cm3 2. 33×103 5. 32×103 4. 787×103熔点℃ 1412 1237 1062禁带宽度eV 1. 119 1. 38 1. 27晶体结构金刚石型闪锌矿型闪锌矿型晶系立方立方立方热导率W/ cm. K 0. 21 0. 07 0. 10显微硬度kg/ cm2 950 700±50 435±20熔点时的蒸汽压105Pa 6×10- 6 Pas2+ Pas 4= 0. 98 PGa=10- 4 Pp2+ Pp4= 27. 5屈服应力N/ mm2 — 1. 9 1. 8堆垛层错能meV/ at om — 47 172. 2 Ⅱ- Ⅵ族化合物半导体及其固溶体Ⅱ- Ⅵ族化合物指周期表中ⅡB( Zn、Cd、Hg ) 与ⅥA( O、S、Se 、Te ) 族元素构成的12 种化合物, 但因金属氧化物有其自身的共性, 常单独作为一类, 即氧化物半导体, 故还有9 种。
它们都是直接带隙半导体, 能隙最大的是ZnS( 3. 6eV) 最小的是HgTe( 0. 02eV) 。
由于Ⅱ- Ⅵ化合物的离子性质, 所以点缺陷浓度大, 这往往带来化学计量比的偏离。
点缺陷是带电的, 因此Ⅱ- Ⅵ化合物往往不需要掺杂, 就呈现出某种导电型号, 例如ZnTe 是p 型, CdSe 、ZnSe、CdS 等是n 型。
