半导体常见的晶体结构

决定半导体材料的基本物理特性，即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说，晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵，通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样，点阵就成网格，称为晶格。由于晶格的周期性，可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元，来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元，格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性，称为原胞。结晶学取较大的重复单元，格点不仅在顶角上，还可在体心和面心上，这样的重复单元既反映晶格的周期性，也反映了晶体的对称性。

常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种，如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构，金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是，金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体

对角线的1/4方向套构，而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种，而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同，但在同一晶面或同一晶向上，两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系，其中硫原子呈六方密堆集，而锌原子则占据四面体间隙的一半，与闪锌矿相似，它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中，次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°，而在纤锌矿型中，则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近，会增强正负离子的相互吸引作用，因此，纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。

锗单晶 (Monocrystalline Germanium)，是指不含大角晶界或孪晶的锗晶体。呈金刚石型晶体结构，是重要的半导体材料。

锗单晶的用途：

     ■锗单晶可作晶体管，是第一代晶体管材料。

■锗在电子工业中的用途，已逐渐被硅代替。

■但由于锗的电子和空穴迁移率较硅高，在高速开关电路方面，锗比硅的性能好。

■锗在红外器件、γ辐射探测器方面，有新的用途。

■锗在红外光学中的应用，主要是用来制造红外光学镜头以及保护红外光学镜头的红外光学窗口。60%以上的中低端红外光学镜头为锗单晶制造，50%的高端红外光学镜头为锗单晶制造，锗材料在红外镜头中的应用十分广泛。民用红外镜头中，中小口径镜头单套耗锗量250克左右，大口径为2500克左右。

■军用红外窗口主要应用在飞机和装甲战车上，尤其是直升飞机上用量很大红外光学镜头的应用包括军事应用和民用，在军事上主要用在机载红外镜头，舰载红外镜头，路基红外镜头，车载红外镜头，红外q瞄镜头，头盔红外镜头，手持红外镜头等。

■民用红外窗口主要应用在各种监控热像仪，夜间辅助驾驶仪上。民用领域主要用在安防，民用车辆，民用船只，民用飞机，警用等。

【常温下辨别锗方法】

粉末状呈暗蓝色，结晶状，为银白色脆金属。化合价+2和+4。第一电离能7.899电子伏特，是一种稀有金属，重要的半导体材料。不溶于水。锗，就其导电的本领而言，优于一般非金属，劣于一般金属，这在物理学上称为“半导体”，对固体物理和固体电子学的发展有重要作用。锗的熔密度5.32克/cm³，锗可能性划归稀散金属。锗有着良好的半导体性质，如电子迁移率、空穴迁移率等等。锗的发展仍具有很大的潜力。现代工业生产的锗，主要来自铜、铅、锌冶炼的副产品。晶体结构：晶胞为面心立方晶胞，每个晶胞含有4个金属原子。

颜色和状态：银白色固体。据X射线研究证明，锗晶体里的原子排列与金刚石差不多。结构决定性能，所以锗与金刚石一样硬而且脆。

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