半导体常见的晶体结构

决定半导体材料的基本物理特性，即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说，晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵，通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样，点阵就成网格，称为晶格。由于晶格的周期性，可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元，来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元，格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性，称为原胞。结晶学取较大的重复单元，格点不仅在顶角上，还可在体心和面心上，这样的重复单元既反映晶格的周期性，也反映了晶体的对称性。

常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种，如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构，金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是，金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体

对角线的1/4方向套构，而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种，而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同，但在同一晶面或同一晶向上，两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系，其中硫原子呈六方密堆集，而锌原子则占据四面体间隙的一半，与闪锌矿相似，它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中，次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°，而在纤锌矿型中，则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近，会增强正负离子的相互吸引作用，因此，纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。

地球上的半导体，是一个颇为庞大的家族。在物质的导电性上，有绝缘体和导电体，而介于这两者之间的物质，就是半导体。半导体的导电性可以 *** 控。按照摩尔法则，半导体已经成为了21世纪信息技术发展的基础。计算机真正成为了我们每个人的工具。

在诸多的半导体材料中，人类最终选择了硅作为芯片的主要用材。硅是地球地壳里最为常见的物质之一，它有什么特殊的地方，能够成为芯片的主要载体？

人类的计算机一开始使用电子管运作，但电子管体积太大，人类打造的第一台电子计算机重量达到了30吨，足足占据了150平米的大房间，但其计算速度还不如我们现在的手机。人类在发现半导体之后，敏锐地意识到它可以用来取代电子管。

最开始的半导体晶体管，人类采用的是昂贵的锗材料制作的。微电子的时代由此起步。晶体管就像是一种微型开关，在加入不同元素的时候，它会呈现出不同的特性。利用晶体管的不同组合，计算机就能完成各种类型的运算。

但是问题很快出现了，锗元素在地壳中的含量只有一百万分之七，如果我们选择用锗打造晶体管，人类计算机的价格将会大大超出普通人的承受范围。最终人类选择了硅，这种在地壳里几乎随处可见的物质 。

硅元素价格低廉，几乎不存在成本问题。人类提纯硅的技术已经炉火纯青，现在提纯出来的硅纯度已经无限接近100%。硅元素不但无毒无害，还具有化学性质稳定的特性。锗在75摄氏度以上高温中，导电率会出现不稳定的现象，不利于芯片的长期使用。

以硅为基础的半导体技术，改变了人类 社会 的面貌。但人类晶体管的性能已经基本达到极限，未来人类会需要新一代的处理器，比如纳米技术，石墨烯等材料。

大家怎么看？

硅主要有以下几方面的应用硅(矽)

①高纯的单晶硅是重要的半导体材料。在单晶硅中掺入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半导体；掺入微量的第VA族元素，形成n型和p型半导体结合在一起，就可做成太阳能电池，将辐射能转变为电能。在开发能源方面是一种很有前途的材料。另外广泛应用的二极管、三极管、晶闸管和各种集成电路（包括计算机内的芯片和CPU)都是用硅做的原材料。单晶硅作为半导体器件的核心材料,大大地促进了信息技术的革命。自20世纪中叶以来，单晶硅随着半导体工业的需要而迅速发展。

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