Основные полупроводниковые материалы и изделия

Полупроводники составляют обширную область материалов, отличающихся друг от друга большим многообразием электриче­ских и физических свойств, а также большим многообразием химического состава, что и определяет различные назначения при их техническом использовании.

По химической природе современные полупроводниковые ма­териалы можно распределить на следующие четыре главные группы.

1. Кристаллические полупроводниковые материалы, постро­енные из атомов и молекул одного элемента. Такими материала­ми являются широко используемые в данное время германий (Ge), кремний (Si), селен (Se), карбид кремлия (SiC), а также те одноатомные вещества, которые могут быть введены в основ­ные материалы в качестве активных примесей: фосфор (Р), мышьяк (As), бор (В), олово (Sn), индий (In), галлий (Ga).

2. Окисные кристаллические полупроводниковые материалы, т. е. материалы из окислов металлов. Главные из них закись ме­ди (СuО), окись цинка (ZnO), окись кадмия (CdO), двуокись титана (Ti02), окись никеля (NiO) и др. В эту же группу вхо­дят материалы, изготовляемые на основе титаната бария, строн­ция, цинка и другие неорганические соединения с различными малыми добавками.

3. Кристаллические полупроводниковые материалы на осно­ве соединений атомов третьей и пятой групп системы элементов Менделеева, которые можно обозначить общей формулой А¹¹¹ В^v где буквы означают атомы, а римские цифры — номера групп. Примерами таких.материалов являются антимониды индия (In), галлия (Ga) и алюминия (А1), т. е. соединения сурьмы (Sb) с ин­дием, галлием и алюминием. Они получили наименование интерметаллических соединений.

4. Кристаллические полупроводниковые материалы на основе соединений серы (S), селена (Se) и теллура (Те) с одной сто­роны и меди (Сu), кадмия (Cd) и свинца (РЬ) с другой. Такие вещества называются сульфидами, селенидами и теллуридами.

5. Тройные соединения: А¹B^V11B ^V1₂ (CuAlS₂, CuInS₂ и др.); A¹B^VB₂^V1 (CuSbS₂, CuAsS₂ и др.); A¹BV¹¹¹B₂^V11 (CuFeSe₂ и др.); A¹¹B^1VB₂^V (ZnSiAs₂, ZnGeAs₂); A^1VB^Vb^V1 (PbBiSi2) и твёрдые растворы: GeSi, GaAs_1-xP_x,

In_xAl_1-xSb и др.

5. Органические полупроводники.

Антрацен, нафталин, фталоциамин, резорцин, пирен, пирилен, коронен и др.

Полимерные полупроводники – карбоцепные полимеры, в основной цепи которых С-С связи и гетероцепные полимеры со сложноэфирной связью.

Исследование зависимости органических полупроводников показало, что проводимость некоторых из них изменяется экспоненциально с обратной температурой, как и многих неорганических полупроводников. Органические п/п-ки получают кристаллизацией из растворов, хроматографией из раствора или пара, возгонкой.

Некоторые электрофизические свойства органических п/п-ков приведены в табл. 14.

Таблица 14.

Вещество	Ширина запрещённой зоны	Проводимость вещества, в Ом∙см	Напряжение фотопроводимости
Нафталин Антрацен Пирен Фталоцианин Пирилен Коронен	0,75 0,83 1,01 1,2 0,9 1,15	1∙10^-5 3∙ 10^-3 3∙10^-3 10^-5 0,1 5,0	- - 3,2 - - -

Все полупроводниковые материалы, как уже частично ука­зывалось, кроме того, могут быть распределены по кристалличе­ской структуре на две группы. Одни материалы изготовляются в виде больших одиночных кристаллов (монокристаллов), из ко­торых вырезают по определенным кристаллическим направле­ниям пластинки различных размеров для использования их в вы­прямителях, усилителях, фотоэлементах. Такие материалы со­ставляют группу монокристаллических полупроводников. Наи­более распространенными монокристаллическими материалами являются германий и кремний. За последнее время разработаны методы изготовления монокристаллов и из карбида кремния (SiC). Разрабатываются также монокристаллы интерметалли­ческих соединений. Другие полупроводниковые материалы пред­ставляют собой смесь множества малых кристалликов, беспоря­дочно спаянных друг с другом. Такие материалы называются поликристаллическими. Представителями поликристаллических полупроводниковых материалов являются селен и карбид крем­ния, а также материалы, изготовляемые из различных окислов методами керамической технологии.

За последние годы производство полупроводниковых приборов непрерывно увеличивалось. По распространению в промышленности полупроводниковые приборы можно разделить на две группы

1-я группа приборов, имеющая массовое производство.

Таблица.

Наименование Прибора	По назначению, действию и конструкции	Применяемые Материалы
Диоды	Выпрямительные, Преобразовательные, Стабилитроны, Тунельные, Варикапы	Ge, Si, Se, Cu2O, TiO2, GaAs, InP, AlSb
Триоды	С инжекцией и без, Дрейфовые, двух и многопереходовые,сплавные, Диффузионные,планарные	Ge, Si, GaAs, InP, SiC
Фоточувствительные И преобразовательные	Фоторезисторы, Фототранзисторы, Фотоэлементы, Счётчики и дозиметры, Атомные электроэлементы	PbS, CdS, Bi2S3, CdSe, Se, Ge, Si
Терморезисторы, Нелинейные резисторы		SiC, MnO, CoO, CuO

2-я группа приборов – имеющая серийное производство.

Магниточувствительные Приборы	Датчики Холла	Ge, Si, InSb, InAs, HgSe
Тензометры	Тензорезисторы	PbTe, Ge, Si, GaSb, InSb,
Излучатели	Люминофоры, Диодные излучатели (лазеры)	CaAs, GaP, SiC, ZnSZnSb, Bi2Te3, Pbte, Se-Te-Bi
Термоэлектрические приборы	Термоэлектрические генераторы	ZnSb, Bi2Te3, Pbte, Se-Te-Bi

Дата добавления: 2014-01-04