锗与硅 做半导体材料 各自的优缺点

先说说硅：作为现在最广泛应用的半导体材料,它的优点是多方面的. 1）硅的地球储量很大,所以原料成本低廉. 2）硅的提纯工艺历经60年的发展,已经达到目前人类的最高水平. 3）Si/SiO2 的界面可以通过氧化获得,非常完美.通过后退火工艺可以获得极其完美的界面. 4）关于硅的掺杂和扩散工艺,研究得十分广泛,前期经验很多. 不足：硅本身的电子和空穴迁移速度在未来很难满足更高性能半导体器件的需求.氧化硅由于介电常数较低,当器件微小化以后,将面临介电材料击穿的困境,寻找替代介电材料是当务之急.硅属于间接带隙半导体,光发射效率不高. ------------------------------------ 锗：作为最早被研究的半导体材料,带给我们两个诺贝尔奖,第一个transistor和第一个IC.锗的优点是： 1）空穴迁移率最大,是硅的四倍；电子迁移率是硅的两倍. 2）禁带宽度比较小,有利于发展低电压器件. 3）施主/受主的激活温度远低于硅,有利于节省热预算. 4）小的波尔激子半径,有助于提高它的场发射特性. 5）小的禁带宽度,有助于组合介电材料,降低漏电流. 缺点也比较明显：锗属于较为活泼的材料,它和介电材料的界面容易发生氧化还原反应,生成GeO,产生较多缺陷,进而影响材料的性能；锗由于储量较少,所以直接使用锗作衬底是不合适的,因此必须通过GeOI（绝缘体上锗）技术,来发展未来器件.该技术存在一定难度,但是通过借鉴研究硅材料获得的经验,相信会在不久的将来克服.

硅二极管与锗二极管的区别主要如下：

在电流相同时，锗管的直流电阻小于硅管的直流电阻。而硅管的交流电阻小于锗管的交流电阻。

2.根据实验研究，锗二极管正向在0.2V就开始有电流了，而硅二极管要到0.5V才开始有电流，也就是说两者达到导通的起始电压不同

3.在反向电压下，硅管的漏电流要比锗管的漏电流小得多。开始导通后，锗管电流增大速度较慢，硅管电流增大速度相对较快

4.硅二极管反向电流远小于锗二极管反向电流，锗管为mA级，硅管为nA级。这是因为在相同温度下的ni比硅的ni高约三个数量级，因此在相同掺杂浓度下的少数硅浓度远低于少数铌的浓度，因此硅的反向饱和电流管非常小。

5.当正向电压很小时，通过二极管的电流非常小，只有在正向电压达到一定值Ur后，电流才会显着增加。电压Ur通常被称为二极管的阈值电压，也称为死区电压或阈值电压。

6.由于硅二极管的Is远小于锗二极管的Is，因此硅二极管的阈值电压大于锗二极管的阈值电压。通常，硅二极管的阈值电压约为0.5V~0.6V，锗二极管的阈值电压约为0.1V~0.2V。

拓展资料：

二极管，指的是电子元件当中，一种具有两个电极的装置，只允许电流由单一方向流过，许多的使用是应用其整流的功能。而变容二极管（Varicap Diode）则用来当作电子式的可调电容器。大部分二极管所具备的电流方向性我们通常称之为“整流（Rectifying）”功能。二极管最普遍的功能就是只允许电流由单一方向通过（称为顺向偏压），反向时阻断 （称为逆向偏压）。因此，二极管可以想成电子版的逆止阀。

2.早期的真空电子二极管；它是一种能够单向传导电流的电子器件。在半导体二极管内部有一个PN结两个引线端子，这种电子器件按照外加电压的方向，具备单向电流的传导性。一般来讲，晶体二极管是一个由p型半导体和n型半导体烧结形成的p-n结界面。

3.在其界面的两侧形成空间电荷层，构成自建电场。当外加电压等于零时，由于p-n 结两边载流子的浓度差引起扩散电流和由自建电场引起的漂移电流相等而处于电平衡状态，这也是常态下的二极管特性。

4.早期的二极管包含“猫须晶体（"Cat's Whisker" Crystals）”以及真空管(英国称为“热游离阀（Thermionic Valves）”)。现今最普遍的二极管大多是使用半导体材料如硅或锗。

5.由于半导体锗二极管在气液两相流中具有不同的传热能力，因而引起其温度发生变化，使二极管的正向输出电压也随之发生变化，利用二极管的这种特性制成低温液体液位计可达到精确测量和控制低温工质液而变化的目的。

参考资料：二极管-百度百科

1、硅锗晶圆是一种特殊的半导体工艺，传统半导体是硅基晶圆为主，不过金属锗具备优秀的电气性能，成本与硅晶圆相当，比砷化镓工艺更低，在FR射频芯片中使用较多。

2、硅晶圆：晶圆便是硅元素加以纯化（99.999%），接着是将这些纯硅制成长硅晶棒，成为制造积体电路的石英半导体的材料，经过照相制版，研磨，抛光，切片等程序，将多晶硅融解拉出单晶硅晶棒，然后切割成一片一片薄薄的晶圆。

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