锗与硅 做半导体材料 各自的优缺点

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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.

锗是半导体材料,可用于制各种晶体管、整流器及其他器件。锗的化合物用于制造荧光板及各种高折光率的玻璃。锗单晶可作晶体管,是第一代晶体管材料。锗材用于辐射探测器及热电材料。高纯锗单晶具有高的折射系数,对红外线透明,不透过可见光和紫外线,可作专透红外光的锗窗、棱镜或透镜。20世纪初,锗单质曾用于治疗贫血,之后成为最早应用的半导体元素。单质锗的折射系数很高,只对红外光透明,而对可见光和紫外光不透明,所以红外夜视仪等军用观察仪采用纯锗制作透镜。锗和铌的化合物是超导材料。二氧化锗是聚合反应的催化剂,含二氧化锗的玻璃有较高的折射率和色散性能,可作广角照相机和显微镜镜头,三氯化锗还是新型光纤材料添加剂。锗,具有半导体性质。对固体物理学和固体电子学的发展起过重要作用。锗的熔密度5.32克/厘米3,为银灰色脆性金属。锗可能性划归稀散金属,锗化学性质稳定,常温下不与空气或水蒸汽作用,但在600~700℃时,很快生成二氧化锗。与盐酸、稀硫酸不起作用。浓硫酸在加热时,锗会缓慢溶解。在硝酸、王水中,锗易溶解。碱溶液与锗的作用很弱,但熔融的碱在空气中,能使锗迅速溶解。锗与碳不起作用,所以在石墨坩埚中熔化,不会被碳所污染。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。中国稀有金属网。锗对人体的影响主要是可以恢复疲劳防止了贫血帮助新陈代谢等等。很多地方被当作医疗辅助用具。最近几年的临床医学研究发现,正常人体中,不会缺乏此类的微量元素,但是现代工业文明的环境下,长期受到化学污染的人体,使得这锗元素离子活性有衰退的迹象,适当补充这种微量元素有助于身体机能的健康。但是目前临床阶段尚未发现直接服用锗元素药物可以达到这种类似的效果,目前仍只限于皮肤接触的常年摄取补充。而且目前在西方临床试验中有披露直接服用锗元素致死的案例。总之目前锗元素在抗癌等方面的研究还处于初始阶段,这一研究成果的突破需要时日。</p>


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