常见的半导体材料是什么?

常见的半导体材料是什么?,第1张

常见的半导体材料有硅(si)、锗(ge),化合物半导体如砷化镓(gaas)等,掺杂或制成其它化合物半导体材料,如硼(b)、磷(p)、锢(in)和锑(sb)等。其中硅是最常用的一种半导体材料。

半导体材料(semiconductor material)是一类具有半导体性能(导电能力介于导体与绝缘体之间,电阻率约在1mΩ·cm~1GΩ·cm范围内)、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料。

半导体新型材料:

其结构稳定,拥有卓越的电学特性,而且成本低廉,可被用于制造现代电子设备中广泛使用的场效应晶体管。

科学家们表示,最新研究有望让人造皮肤、智能绷带、柔性显示屏、智能挡风玻璃、可穿戴的电子设备和电子墙纸等变成现实。

昂贵的原因主要因为电视机、电脑和手机等电子产品都由硅制成,制造成本很高而碳基(塑料)有机电子产品不仅制造方便、成本低廉,而且轻便柔韧可弯曲,代表了“电子设备无处不在”这一未来趋势。

以前的研究表明,碳结构越大,其性能越优异。但科学家们一直未曾研究出有效的方法来制造更大的、稳定的、可溶解的碳结构以进行研究,直到此次祖切斯库团队研制出这种新的用于制造晶体管的有机半导体材料。

有机半导体是一种塑料材料,其拥有的特殊结构让其具有导电性。在现代电子设备中,电路使用晶体管控制不同区域之间的电流。科学家们对新的有机半导体材料进行了研究并探索了其结构与电学属性之间的关系。

聚乙炔本身有微弱的导电性,和石墨导电原理相似,因为分子间形成了大π键

有道题是这样的聚合物要能够导电,其内部的C原子之间必须掺杂处理才能成为真正的导电聚合物,下列可能有导电性的是()

A.聚乙烯 B.聚乙炔 C.【-CH2-O-】 D.【-CH2-CH=C(CH3)-CH2-】

我选A 答案选C

其实我选的是C 答案B

没选a应该就不是了吧

半导体:

电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在10-5~107欧·米之间,温度升高时电阻率指数则减小。半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物(砷化镓、磷化镓等)、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化镉、硫化锌等)、氧化物(锰、铬、铁、铜的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物组成的固溶体(镓铝砷、镓砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。

什么是掺杂半导体?

相对而言,本征半导体中载流子数目极少,导电能力仍然很低。但如果在其中掺入微量的杂质,所形成的杂质半导体的导电性能将大大增强。由于掺入的杂质不同,杂质半导体可以分为N型和P型两大类。

N型半导体中掺入的杂质为磷或其他五价元素,磷原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时,多余的第五个价电子很容易摆脱磷原子核的束缚而成为自由电子,于是半导体中的自由电子数目大量增加,自由电子成为多数载流子,空穴则成为少数载流子。

P型半导体中掺入的杂质为硼或其他三价元素,硼原子在取代原晶体结构中的原子并构成共价键时,将因缺少一个价电子而形成一个空穴,于是半导体中的空穴数目大量增加,空穴成为多数载流子,而自由电子则成为少数载流子。

注意,不论是N型半导体还是P型半导体,虽然都有一种载流子占多数,但整个晶体仍然是不带电的。

掺杂有两种情况:

1,掺入碘单质等,分子间形成了空穴,可以空穴导电,导电性初期随着掺杂浓度升高而升高,某比例达到峰值,然后开始下降。

2,掺入钠等活泼金属,分子间出现了多余的自由电子,可以导电,导电性随着掺杂浓度提高始终提高。

这种掺杂有机物具有半导体的某些特性,被称为半导体有机物。

一般认为,塑料是一种很不错的电绝缘体。的确,绝大部分的塑料都具有优异的电绝缘性能,因此,你在家里可以见到塑料做成的电线包覆、插座、插头以及电器外壳等。但是,在这一般认为不能导电的塑料家族中,却出现了一批让人看不懂的新成员,这就是“能导电的塑料”。

20世纪70年代初,在日本东京技术学院的一个实验室里,有一名研究生想利用普通乙炔制造一种叫做聚乙炔的塑料。这种塑料是一种黑色的粉末,在1955年首先合成,但是,没有人了解它更详细的情况。这位研究生在70年代所合成的却不是一种黑色粉未样的塑料,而是一种有银色光泽的软片,看起来像铝箔一般。这时候,这位研究生才知道自己犯了一个错误,他所加入的催化剂比按规定多了近100倍。因此,他合成的聚乙炔与其他聚乙炔相比完全不同。1977年,日本东京技术学院与美国明尼苏达大学的专家们共同探索这种新颖塑料。后来,当他们把碘掺入这种材料时,获得了振奋人心的成果。这种柔软的银色软片变成了金色的薄片。这种新材料的导电性随之提高了1亿倍。从此以后,科学家们发现,有10多种塑料,当人们对它们进行掺和时,都会发生类似的变化,并呈现出导电性。由于塑料导电性的提高,加上它们又易于成型,因此一下子成了材料科学家们的“宠儿”。

当时,日美科学家利用掺杂法,使塑料的导电率取得令人震惊的成果。不过,塑料的这一导电率还只够“半导体”的水平,离真正的金属导体的水平尚有一段距离。

科学研究有时候犹如田径场上的接力赛跑。联邦德国的科学家们,接过日美科学家手里的“接力棒”,将获得的导电塑料进行特殊的熟化和拉伸取向处理,将处理好的塑料薄膜再进行掺杂试验,结果,这种新颖塑料的导电率又提高了3个数量级,这时,新的塑料达到了“真正导体”的指标。

大家知道,在金属中,金和银是最佳导体,而广泛应用的是居第三位的铜。联邦德国科学家所试制成功的新颖塑料的导电能力已与铜相近了。

后来,经过其他科学家的不断试验,使新颖塑料的导电能力超过了铜,使它成了真正的导电塑料。

对于导电塑料的研究无论是在所开发的品种上,还是在导电性能等方面都取得了长足的进展。更令人可喜的是,在应用方面,已有不少成功的范例:

由于导电塑料吸收光谱的本领与照到地面上的太阳光几乎不谋而合,也就是说,导电塑料能把太阳光中几乎所有的能量都吸收下来,因此,它是制作太阳能电池不可多得的材料。

导电塑料在掺杂、脱杂过程中,会经历从绝缘体到导电体之间不同程度的变化,这种变化同时导致吸收光谱的变化,于是,塑料的颜色也随之发生变化,据此,可用来制作电致变色显示元件等。

目前,透明导电塑料已成为透明导电膜的首选材料。我国科学家与国外专家合作,利用某种导电塑料制成了发光二极管。美国则已把导电塑料用于隐身飞机。此外,导电塑料在传感器和催化等方面也大有用武之地。

专家们预言,在21世纪,对导电塑料的研究必将有新的突破性进展。

导电塑料全方位地造福于人类的日子已经为期不远了。


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