半导体材料有哪些? 解析半导体材料的种类和应用

半导体是指一种导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。无论从科技或是经济发展的角度来看，半导体的重要性都是非常巨大的。很多人一直有疑问，半导体材料有哪些? 半导体材料有哪些实际运用?今天小编精心搜集整理了相关资料，来专门解答大家关于半导体材料的疑问，下面一起来看一下吧!

一、半导体材料有哪些?

常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等，以硅、锗应用最广。化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有Ⅲ-Ⅴ族(如砷化镓、磷化镓、磷化铟等)、Ⅱ-Ⅵ族(如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等)、Ⅳ-Ⅵ族(如硫化铅、硒化铅等)、Ⅳ-Ⅳ族(如碳化硅)化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体，如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等，还处于研究阶段。

此外，还有非晶态和液态半导体材料，这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

　　二、半导体材料主要种类

半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。

1、元素半导体：在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性半导体材料的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态B、Si、Ge、Te具有半导性Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。

2、无机化合物半导体：分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。

　　3、有机化合物半导体：已知的有机半导体有几十种，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它们作为半导体尚未得到应用。

　　4、非晶态与液态半导体：这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。

　　三、半导体材料实际运用

制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求，包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

半导体材料所有的半导体材料都需要对原料进行提纯，要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯另一类是把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等，使用最多的是区域精制。化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等，使用最多的是精馏。由于每一种方法都有一定的局限性，因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。

绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。直拉法应用最广，80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的，其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法，用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法，用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。悬浮区熔法的熔体不与容器接触，用此法生长高纯硅单晶。水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶，而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

以上就是小编今天给大家分享的半导体材料的有关信息，主要分析了半导体材料的种类和应用等问题，希望大家看后会有帮助!想要了解更多相关信息的话，大家就请继续关注土巴兔学装修吧!

何金属都不能达到绝对纯。“超纯”具有相对的含义，是指技术上达到的标准。由于技术的发展，也常使“超纯”的标准升级例如过去高纯金属的杂质为ppm级（即百万分之几）,而超纯半导体材料的杂质达ppb级（十亿分之几）,并将逐步发展到以ppt级（一万亿分之几）表示。实际上纯度以几个“9”()来表示（如杂质总含量为百万分之一，即称为6个“9”或6），是不完整概念，如电子器件用的超纯硅以金属杂质计算，其纯度相当于9个“9”，但如计入碳，则可能不到6个“9”。“超纯”的相对名词是指“杂质”，广义的杂质是指化学杂质（元素）及“物理杂质”（晶体缺陷），后者是指位错及空位等，而化学杂质是指基体以外的原子以代位或填隙等形式掺入。但只当金属纯度达到很高的标准时(如纯度9以上的金属)，物理杂质的概念才是有意义的，因此目前工业生产的金属仍是以化学杂质的含量作为标准，即以金属中杂质总含量为百万分之几表示。比较明确的办法有两种：一种是以材料的用途来表示，如“光谱纯”、“电子级纯”等；一种是以某种特征来表示，例如半导体材料用载流子浓度，即一立方厘米的基体元素中起导电作用的杂质个数（原子/厘米）来表示。而金属则可用残余电阻率([49-03]/[49-02])表示。

超纯金属的制备有化学提纯法如精馏（特别是金属氯化物的精馏及氢还原）、升华、溶剂萃取等和物理提纯法如区熔提纯等（见硅、锗、铝、镓、铟）。其中以区熔提纯或区熔提纯与其他方法相结合最有效。

化学提纯法由于容器与药剂中杂质的污染，使得到的金属纯度受到一定的限制，只有用化学方法将金属提纯到一定纯度之后,再用物理方法如区熔提纯,才能将金属纯度提到一个新的高度。可以用半导体材料锗及超纯金属铝为例说明典型的超纯金属制备及检测的原理（见区域熔炼）。

用区熔提纯方法提纯金属时，杂质的分配系数对提纯金属有重大的关系，由于锗中大部分杂质的分配系数都小于1,所以锗的区熔提纯是十分有效的。半导体材料的纯度,也可用电阻率来表征。区域提纯后的金属锗,其锭底表面上的电阻率为30～50欧姆·厘米时，纯度相当于8～9,可以满足电子器件的要求。但对于杂质浓度小于[KG2]10原子/厘米[KG2]的探测器级超纯锗，则尚须经过特殊处理。由于锗中有少数杂质如磷、砷、铝、镓、硅、硼的分配系数接近于1或大于1，要加强化学提纯方法除去这些杂质，然后再进行区熔提纯。电子级纯的区熔锗锭用霍尔效应测量杂质(载流子)浓度，一般可达10～10原子／厘米。经切头去尾,再利用多次拉晶和切割头尾，一直达到所要求的纯度（10原子／厘米），这样纯度的锗（相当于13）所作的探测器,其分辨率已接近于理论数值。

超纯金属铝的制备与检测方法与锗不同。用三层电解法制备的精铝,其纯度为99.99％，金属铝中杂质的分配系数如表1 [金属铝中杂质的分配系数]。

精铝经过区熔提纯，只能达到5 的高纯铝,但如使用在有机物电解液中进行电解,可将铝提纯到99.9995％，并可除去有不利分配系数的杂质，然后进行区熔提纯数次，就能达到接近于 7 的纯度，杂质总含量＜0.5ppm。这种超纯铝除用于制备化合物半导体材料外，还在低温下有高的导电性能，可用于低温电磁设备。制备化合物半导体的金属如镓、铟、砷、磷，可利用氯化物精馏氢还原、电解精炼、区熔及拉晶提纯等方法制备超纯金属，总金属杂质含量为 0.1～1ppm。其他金属如银、金、镉、汞、铂等也能达到≥6 的水平。

超纯金属的检测方法极为困难。痕量元素的化学分析系指一克样品中含有微克级（10克/克）、毫微克级(10克/克)、微微克级（10克／克）杂质的确定。常用的手段有中子和带电粒子活化分析，原子吸收光谱分析，荧光分光光度分析，质谱分析，化学光谱分析及气体分析等。

化学中的纯度是什么意思

化学中纯度就是指混合物中某物质所占的比重。

某物质的纯度=该物质在混合物中的含量÷混合物总量×100%。

化学中纯度，和含量的区别是什么

纯度通常是指色彩的鲜艳度。从科学的角度看，一种颜色的鲜艳度取决于这一色相发射光的单一程度。人眼能辨别的有单色光特征的色，都具有一定的鲜艳度。不同的色相不仅明度不同，纯度也不相同。此外化学试剂也有纯度的划分。

含量：特定物质中所包含的某种成分的量；

绝对含量是指某一物质在一定范围、空间中存在的量,相对含量是指某一物质在一定时间或一定条件下的含量占某一特定时间或条件下的百分比。

纯度是说明色质的名称，也称饱和度或彩度、鲜度。色彩的纯度强弱，是指色相感觉明确或含糊、鲜艳或混浊的程度。高纯度色相加白或黑，可以提高或减弱其明度，但都会降低它们的纯度。如加入中性灰色，也会降低色相纯度。在绘画中，大都是用两个或两个以上不同色相的颜料调合的复色。根据色环的色彩排列：相邻色相混合，纯度基本不变(如红黄相混合所得的橙色)。对比色相混合，最易降低纯度，以至成为灰暗色彩。色彩的纯度变化，可以产生丰富的强弱不同的色相，而且使色彩产生韵味与美感。

工业用例

纯度是石英套管的重要指标，对理化性能和使用性能影响甚大，如失透性、高温强度、软化点、光的传导、热稳定性、化学稳定性、耐辐射性、荧光特性等；此外，用于半导体工业的石英套管，对纯度的要求更为苛刻，微量的杂质将给半导体材料的电性能和寿命以及集成度带来严重的影响。由于半导体材料的纯度要求控制在ppb数量级以下，因此石英套管则应控制在PPm数量级以适应半导体工业的需要。B的分凝系数近于1,最难除掉，是最有害的杂质之一，Cu、Fe、Ti等影响半导体的少子寿命，K、Na、Li是单晶材料产生微缺陷的有害杂质。

化学计算中的纯度是什么概念

1、“纯度一般指化合物物的分面积归一法测得面积百分比 含量使用容量分析法（滴定）或者色谱外标法、内标法紫外分光光度法等等测得的质量百分含量。 补充一点:纯度往往指扣除水份或盐份后标的物的含量.含量指单位质量的物料中标的物的百分比(%)或体积比或绝对量(如**g/L).如75%酒精的乙醇含量为总质量的75%,但其纯度与除水以外的其他杂质有关,若你用一点杂质没有的乙醇来配制,则其酒精纯度为100%,若你用含有5%甲醇的乙醇来配制,则其酒精纯度为95%.

检测方法也有异:同样用液相色谱,面积归一法测得面积百分比是纯度,内/外标法测得的是含量.”

2、“纯度包含样品里各组分的含量（或者浓度），包括杂质的含量（或者浓度）。 含量基本上就是指主要成分的浓度。”

化学中`物质的纯度要怎样计算

所谓物质的纯度 ,就是指混合物中某物质所占的质量分数 .根据物质纯度的定义 ,可得如下两个计算公式 :

①某物质的纯度 =该纯净物的质量混合物的质量 × 1 0 0 %

②某物质的纯度=混合物中某元素的质量分数纯净物中该元素的质量分数 × 1 0 0 %

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