半导体是怎样分类的?

半导体是怎样分类的?,第1张

(1)元素半导体。元素半导体是指单一元素构成的半导体,其中对硅、硒的研究比较早。它是由相同元素组成的具有半导体特性的固体材料,容易受到微量杂质和外界条件的影响而发生变化。目前, 只有硅、锗性能好,运用的比较广,硒在电子照明和光电领域中应用。硅在半导体工业中运用的多,这主要受到二氧化硅的影响,能够在器件制作上形成掩膜,能够提高半导体器件的稳定性,利于自动化工业生产。[2]

(2)无机合成物半导体。无机合成物主要是通过单一元素构成半导体材料,当然也有多种元素构成的半导体材料,主要的半导体性质有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族的结合化合物,但受到元素的特性和制作方式的影响,不是所有的化合物都能够符合半导体材料的要求。这一半导体主要运用到高速器件中,InP制造的晶体管的速度比其他材料都高,主要运用到光电集成电路、抗核辐射器件中。 对于导电率高的材料,主要用于LED等方面。[2]

(3)有机合成物半导体。有机化合物是指含分子中含有碳键的化合物,把有机化合物和碳键垂直,叠加的方式能够形成导带,通过化学的添加,能够让其进入到能带,这样可以发生电导率,从而形成有机化合物半导体。这一半导体和以往的半导体相比,具有成本低、溶解性好、材料轻加工容易的特点。可以通过控制分子的方式来控制导电性能,应用的范围比较广,主要用于有机薄膜、有机照明等方面。[2]

(4)非晶态半导体。它又被叫做无定形半导体或玻璃半导体,属于半导电性的一类材料。非晶半导体和其他非晶材料一样,都是短程有序、长程无序结构。它主要是通过改变原子相对位置,改变原有的周期性排列,形成非晶硅。晶态和非晶态主要区别于原子排列是否具有长程序。非晶态半导体的性能控制难,随着技术的发明,非晶态半导体开始使用。这一制作工序简单,主要用于工程类,在光吸收方面有很好的效果,主要运用到太阳能电池和液晶显示屏中。[2]

(5)本征半导体:不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。在极低温度下,半导体的价带是满带,受到热激发后,价带中的部分电子会越过禁带进入能量较高的空带,空带中存在电子后成为导带,价带中缺少一个电子后形成一个带正电的空位,称为空穴。空穴导电并不是实际运动,而是一种等效。电子导电时等电量的空穴会沿其反方向运动。[5] 它们在外电场作用下产生定向运动而形成宏观电流,分别称为电子导电和空穴导电。这种由于电子-空穴对的产生而形成的混合型导电称为本征导电。导带中的电子会落入空穴,电子-空穴对消失,称为复合。复合时释放出的能量变成电磁辐射(发光)或晶格的热振动能量(发热)。在一定温度下,电子-空穴对的产生和复合同时存在并达到动态平衡,此时半导体具有一定的载流子密度,从而具有一定的电阻率。温度升高时,将产生更多的电子-空穴对,载流子密度增加,电阻率减小。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率较大,实际应用不多。[6]

1.半导体材料

 半导体是指室温电阻值处于导体(电阻值约10~4Ω m)和绝缘体(≥1010Ω m之间的材料,它已成为当前无线电电子技术、计算机技术和新能源利用技术等高新技术中不可缺少的重要材料。目前大多数半导体材料还是无机半导体材料,它的大致分类为元素半导体、掺杂半导体、化合物半导体、缺陷半导体。

 2.高技术晶体材料BGO

 BGO是Bi2O3 − GeO2系化合物锗酸铋的总称,目前往往特指其中的Bi4Ge3O12这是一种闪铄晶体,无色透明:当一定能量的电子、 射线或重带电粒子进入时,它能发出蓝绿色的荧光,记录荧光的强度和位置,就能计算出入射电子等粒子的能量和位置。

 3.硅酸盐材料

 天然硅酸盐和工业硅酸盐材料,是无机材料中极庞大的一类,其应用遍及国民经济的一切部门。天然硅酸盐是组成地壳的主要矿物,其组成、结构都十分复杂。单个阴离子、链状和层状阴离子以及骨架状结构等,一切天然硅酸盐的基本结构单元是硅氧四面体,即si原子在中心,与位于四面体体顶点的4个氧原子结合;天然硅酸盐一般具有很好的机械强度,熔点高,耐热性好;化学稳定性好耐酸碱腐蚀,除在某些部门直接使用外,主要用作生产工业硅酸盐的原料。生活中常见的硅酸盐材料包括玻璃、水泥、陶瓷等等。

 4.精细陶瓷材料

 与传统的陶瓷相比,新型无机非金属材料具有下述特点:材料的组成已远超出硅酸盐范围,扩大到经高温烧结制成的所有无机材料。材料的制备突破了传统的工艺采用了许多新技术制取高纯、超细的原料,保持精确的化学组成、严格控制成型和烧结工艺,以获得精确尺寸、形状,确定的微观结构和所需优良性能的新材料。制品的形态多样化,除传统的材料和烧结体外,还有单晶体、薄膜和纤维等品种。


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