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。

器件的工作温度可以很高,比如说碳化硅可以工作到600摄氏度;金刚石如果做成半导体,温度可以更高,器件可用在石油钻探头上收集相关需要的信息。它们还在航空、航天等恶劣环境中有重要应用。广播电台、电视台,唯一的大功率发射管还是电子管,没有被半导体器件代替。这种电子管的寿命只有两三千小时,体积大,且非常耗电;如果用碳化硅的高功率发射器件,体积至少可以减少几十到上百倍,寿命也会大大增加,所以高温宽带隙半导体材料是非常重要的新型半导体材料。

现在的问题是这种材料非常难生长,硅上长硅,砷化镓上长GaAs,它可以长得很好。但是这种材料大多都没有块体材料,只得用其它材料做衬底去长。比如说氮化镓在蓝宝石衬底上生长,蓝宝石跟氮化镓的热膨胀系数和晶格常数相差很大,长出来的外延层的缺陷很多,这是最大的问题和难关。另外这种材料的加工、刻蚀也都比较困难。目前科学家正在着手解决这个问题。


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