半导体的带隙越大越好还是越小越好

半导体的带隙越大越好还是越小越好,第1张

越大越好。宽带隙半导体,是指室温下带隙大于2.0电子伏特的半导体材料。从物理学上带隙越宽,其物理化学性质就越稳定,抗辐射性能越好,寿命越长,与此相对应,带隙宽的一个缺点是这种材料对太阳光的吸收较少,光电转换效率低。

导体,半导体,绝缘体,通过能带理论区分的话,是根据带宽来区分的,也就是说倒带到价带之间的宽度,这个称谓带隙。导体的导带一般为半满或者空大,价带中的电子可以通过带隙到导带,因此称谓导体;绝缘体的倒带一般为满带,且带隙一般大于3.6ev,因此不能够形成电子的迁移;对于半导体导带一般为空带,但是带隙较窄一般为0.5-3.6ev,在有杂质能级或者物理场的作用下可以形成电子迁移,这个称谓半导体。

禁带宽度对于半导体器件性能的影响非常大,它直接决定着器件的耐压和最高工作温度;比如氮化镓禁带宽度很大,即便高温价带电子也很难吸收大于Eg的热辐射的能量跳变到导带,这样就能继续发挥半导体作用,同理因为跃迁能量较大,所以GaN更难被击穿,因此常用作高压耐高温器件,也有很高的抗辐射性能。另一方面,通过掺杂调节禁带宽度可以制作高电子迁移率晶体管(HEMT,High Electron Mobility Transistor)。这种器件及其集成电路都能够工作于超高频(毫米波)、超高速领域,原因就在于它采用了异质结及其中的具有很高迁移率的所谓二维电子气来工作的;而高迁移率的原因部分在于禁带宽度不同的半导体组成异质结。相关的东西很多,我也在学习之中,互勉~


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