Полупроводниковые материалы это:

Полупроводниковые материалы
        Полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. В полупроводниковой электронике (См. Полупроводниковая электроника) используют главным образом кристаллические П. м. Большинство из них имеет кристаллическую структуру с тетраэдрической координацией атомов, характерной для структуры Алмаза.
         Значительную роль в развитии полупроводниковой техники сыграл Селен: селеновые выпрямители долгое время оставались основными полупроводниковыми приборами, получившими массовое применение.
         В начале 70-х гг. 20 в. наиболее распространённые П. м. — Кремний и Германий. Обычно их изготовляют в виде массивных Монокристаллов, легированных различными примесями. Легированные монокристаллы Si с удельным сопротивлением 10-3—104 омсм получают преимущественно методом вытягивания из расплава (по Чохральскому), а легированные монокристаллы Ge с удельным сопротивлением 0,1—45 омсм получают, кроме того, зонной плавкой (См. Зонная плавка). Как правило, примесные атомы V группы периодической системы (Р, As и Sb) сообщают кремнию и германию электронную проводимость, а примесные атомы III группы (В, Al, Ga, In) — дырочную. Si и Ge обычно используют для изготовления полупроводниковых диодов (См. Полупроводниковый диод), Транзисторов, интегральных микросхем и т.д.
         Большую группу П. м. составляют химические соединения типа AIII BV (элементов III группы с элементами V группы) — арсениды, фосфиды, антимониды, нитриды (GaAs, InAs, GaP, lnP, InSb, AlN, BN и др.). Их получают различными методами изготовления монокристаллов как из жидкой, так и из газовой фазы. Синтез и выращивание монокристаллов обычно производят в замкнутых сосудах из высокотемпературных химически инертных материалов, обладающих высокой прочностью, поскольку давление насыщенного пара над расплавом таких элементов, как Р и As, сравнительно велико. Примеси элементов II группы придают этим П. м., как правило, дырочную проводимость, а элементов IV группы — электронную. П. м. этой группы используют в основном в полупроводниковых лазерах (См. Полупроводниковый лазер), светоизлучающих диодах (См. Светоизлучающий диод), Ганна диодах, фотоэлектронных умножителях (См. Фотоэлектронный умножитель), в качестве плёночных детекторов излучения в рентгеновской, видимой и инфракрасной областях спектра электромагнитных волн.
         П. м. типа AiiBvi из которых наиболее широко применяют соединения ZnO, ZnS, CdS, CdSe, ZnSe, HgSe, CdTe, ZnTe, HgTe, получают преимущественно с помощью химических реакций в газовой фазе или сплавлением компонентов. Удельное сопротивление и тип проводимости этих П. м. определяются не столько легирующими примесями, сколько характерными для них структурными дефектами, связанными с отклонением их состава от стехиометрического (см. Стехиометрия). Использование П. м. этого типа связано главным образом с их оптическими свойствами и фоточувствительностью. Поэтому их применяют в Фоторезисторах, Фотоэлементах, электроннолучевых приборах и приборах ночного видения, модуляторах оптического излучения (см. Модуляция света) и т.д.
         К П. м. относят также некоторые аморфные стеклообразные халькогенидные системы, например сплавы Р, As, Sb, Bi с Ge, S, Se, Te, и оксидные системы, например V2O5 — P2O5 — RxOy, где R — металлы I — IV групп, х — число атомов металла и у — число атомов кислорода в окисле. Их используют главным образом в качестве оптических покрытий в приборостроении.
         Таблица некоторых физических свойств важнейших полупроводниковых материалов
        ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        | Элемент,   | Наиме-       | Ширина                | Подвижность     | Кристал-       | Постоян-    | Темпера-    | Упругость     |
        | тип            | нование     | запрещенной        | носителей          | лическая      | ная            | тура           | пара при       |
        | соедине-   | материа-    | зоны, эв               | заряда, 300 K,   | структура     | решётки, Å | плавле-      | темпера-       |
        | ния            | ла              |                             | см2/(всек)         |                     |                   | ния, °С       | туре плавле- |
        |                  |                  |---------------------------------------------------------|                     |                   |                   | ния, атм       |
        |                  |                  | при        | при 0 К  | элек-     | дырки |                     |                   |                   |                     |
        |                  |                  | 300 К     |              | троны    |           |                     |                   |                   |                     |
        |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | Элемент    | С (алмаз)   | 5,47       | 5,51       | 1800      | 1600   | алмаз           | 3,56679      | 4027           | 10-9               |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | Ge             | 0,803     | 0,89       | 3900      | 1900   | типа алмаза  | 5,65748      | 937            |                     |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | Si              | 1,12       | 1,16       | 1500      | 600     | »                  | 5,43086      | 1420           | 10-6               |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | α—Sn        |              | Полупроводниковые материалы0,08     |              |           | »                  | 6,4892        |                   |                     |
        |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | IV—IV        | α—SiC       | 3           | 3,1        | 400        | 50       | типа             | 4,358          | 3100           |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           | сфалерита   |                   |                   |                     |
        |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | III—V         | AISb          | 1,63       | 1,75       | 200        | 420     | типа             | 6,1355        | 1050           | <0,02            |
        |                  |                  |              |              |              |           | сфалерита   |                   |                   |                     |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | BP             | 6           |              |              |           | »                  | 4,538          | >1300         | >24               |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | GaN           | 3,5        |              |              |           | типа             | 3,186 (по    | >1700         | >200             |
        |                  |                  |              |              |              |           | вюртцита      | оси a)         |                   |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           |                     | 5,176 (по    |                   |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           |                     | оси с)         |                   |                     |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | GaSb         | 0,67       | 0,80       | 4000      | 1400   | типа             | 6,0955        | 706            | <4․10-4          |
        |                  |                  |              |              |              |           | сфалерита   |                   |                   |                     |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | GaAs         | 1,43       | 1,52       | 8500      | 400     | то же            | 5,6534        | 1239           | 1                  |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | GaP           | 2,24       | 2,40       | 110        | 75       | »                  | 5,4505        | 1467           | 35                 |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | InSb           | 0,16       | 0,26       | 78000    | 750     | »                  | 6,4788        | 525            | <4․10-5          |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | InAs           | 0,33       | 0,46       | 33000    | 460     | »                  | 6,0585        | 943            | 0,33              |
        |                  |----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        |                  | InP             | 1,29       | 1,34       | 4600      | 150     | »                  | 5,8688        | 1060           | 25                 |
        |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | II—VI         | CdS           | 2,42       | 2,56       | 300        | 50       | типа             | 4,16 (по      | 1750           |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           | вюртцита      | оси a)         |                   |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           |                     | 6,756 (по    |                   |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           |                     | оси с)         |                   |                     |
        |                  |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|                     |
        |                  | CdSe         | 1,7        | 1,85       | 800        |           | типа             | 6,05           | 1258           |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           | сфалерита   |                   |                   |                     |
        |                  |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|                     |
        |                  | ZnO           | 3,2        |              | 200        |           | кубич.          | 4,58           | 1975           |                     |
        |                  |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|                     |
        |                  | ZnS           | 3,6        | 3,7        | 165        |           | типа             | 3,82 (по      | 1700           |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           | вюртцита      | оси a) 6,26  |                  |                     |
        |                  |                  |              |              |              |           |                     | (по оси с)   |                   |                     |
        |-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
        | IV—VI        | PbS           | 0,41       | 0,34       | 600        | 700     | кубич.          | 5,935          | 1103           |                     |
        |                  |------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|                     |
        |                  | PbTe          | 0,32       | 0,24       | 6000      | 4000   | то же            | 6,460          | 917            |                     |
        ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
        
         П. м. в широких пределах изменяют свои свойства с изменением температуры, а также под влиянием электрических и магнитных полей, механических напряжений, облучения и др. воздействий. Этим пользуются для создания различного рода Датчиков.
         П. м. характеризуются следующими основными параметрами: удельным сопротивлением, типом проводимости, шириной запрещенной зоны, концентрацией носителей заряда и их подвижностью, эффективной массой и временем жизни. Ряд характеристик П. м., например ширина запрещенной зоны и эффективная масса носителей, относительно слабо зависит от концентрации химических примесей и степени совершенства кристаллической решётки. Но многие параметры практически полностью определяются концентрацией и природой химических примесей и структурных дефектов. Некоторые физические свойства важнейших П. м. приведены в таблице.
         В электронных приборах П. м. используют как в виде объёмных монокристаллов, так и в виде тонких моно- и поликристаллических слоев (толщиной от долей мкм до нескольких сотен мкм), нанесённых на различные, например изолирующие или полупроводниковые, подложки (см. Микроэлектроника). В таких устройствах П. м. должны обладать определёнными электрофизическими свойствами, стабильными во времени и устойчивыми к воздействиям среды во время эксплуатации. Большое значение имеют однородность свойств П. м. в пределах монокристалла или слоя, а также степень совершенства их кристаллической структуры (плотность дислокаций, концентрация точечных дефектов и др.).
         В связи с высокими требованиями к чистоте и совершенству структуры П. м. технология их производства весьма сложна и требует высокой стабильности технологических режимов (постоянства температуры, расхода газовой смеси, продолжительности процесса и т.д.) и соблюдения специальных условий, в частности т. н. полупроводниковой чистоты аппаратуры и помещений (не более 4 пылинок размером свыше 0,5 мкм в 1 л воздуха). Продолжительность процесса выращивания монокристаллов в зависимости от их размеров и вида П. м. составляет от нескольких десятков мин до нескольких сут. При обработке П. м. в промышленных условиях используют процессы резания П. м. алмазным инструментом, шлифовки и полировки их поверхности абразивами, термической обработки, травления щелочами и кислотами.
         Контроль качества П. м. весьма сложен и разнообразен и выполняется с помощью специализированной аппаратуры. Основные контролируемые параметры П. м.: химический состав, тип проводимости, удельное сопротивление, время жизни носителей, их подвижность и уровень легирования. Для анализа состава П. м. обычно пользуются оптическими, спектральными, масс-спектроскопическими и активационными методами. Электрофизические характеристики измеряют т. н. зондовыми методами или используют Холла эффект. Совершенство структуры монокристаллов исследуют методами рентгеноструктурного анализа и оптической микроскопии. Толщину слоев измеряют либо бесконтактными оптическими методами, либо методами сошлифовки слоя.
         Лит.: Технология полупроводниковых материалов, пер. с англ., М., 1961; Родо М., Полупроводниковые материалы, пер. с франц., М., 1971; Зи С. М., Физика полупроводниковых приборов, пер. с англ., М., 1973; Палатник А. С., Сорокин В. К., Основы пленочного полупроводникового материаловедения, М., 1973; Кристаллохимические, физико-химические и физические свойства полупроводниковых веществ, М., 1973.
         Ю. Н. Кузнецов, А. Ю. Малинин.

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия. 1969—1978.

Смотреть что такое "Полупроводниковые материалы" в других словарях:

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — совокупность веществ с чётко выраженными свойствами полупроводников в широком интервале темп р, включающем комнатную темп ру Т=300 К, применяющихся для изготовления полупроводниковых приборов. Все П. м. можно разбить на неск. групп. 1)… …   Физическая энциклопедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. Используют главным образом кристаллические полупроводниковые материалы (напр., легированные монокристаллы кремния или германия, химические соединения некоторых… …   Большой Энциклопедический словарь

  • Полупроводниковые материалы — Для улучшения этой статьи желательно?: Викифицировать статью. Полупроводниковые материалы  вещества с чётко в …   Википедия

  • полупроводниковые материалы — полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. Используют главным образом кристаллические полупроводниковые материалы (например, легированные монокристаллы кремния или германия, химические соединения некоторых… …   Энциклопедический словарь

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — в ва с четко выраженными св вами полупроводников в широком интервале т р, включая комнатную ( 300 К), являющиеся основой для создания полупроводниковых приборов. Уд. электрич. проводимость а при 300 К составляет 104 10 10 Ом 1 …   Химическая энциклопедия

  • ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — полупроводники, применяемые для изготовления электронных приборов и устройств. Используют гл. обр. кристаллич П. м. (напр., легир. монокристаллы кремния или германия, хим. соед. нек рых элементов III и V, II и VI гр. периодич. системы). Всё… …   Естествознание. Энциклопедический словарь

  • ЭЛЕМЕНТАРНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — (простые полупроводники), химические элементы, простые вещества которых проявляют полупроводниковые свойства (см. ПОЛУПРОВОДНИКИ). Полупроводниковые свойства проявляют 12 химических элементов, находящихся в средней части Периодической системы Д.… …   Энциклопедический словарь

  • АМОРФНЫЕ И СТЕКЛООБРАЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ — АМОРФНЫЕ И СТЕКЛООБРАЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ, аморфные и стеклообразные вещества, проявляющие полупроводниковые (см. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ) свойства. Характеризуются наличием ближнего порядка (см. ДАЛЬНИЙ ПОРЯДОК И БЛИЖНИЙ ПОРЯДОК) …   Энциклопедический словарь

  • Полупроводниковые приборы — Полупроводниковые приборы, ППП  широкий класс электронных приборов, изготавливаемых из полупроводников. К полупроводниковым приборам относятся: Интегральные схемы (микросхемы) Полупроводниковые диоды (в том числе варикапы, стабилитроны,… …   Википедия

  • Полупроводниковые приборы —         Электронные приборы, действие которых основано на электронных процессах в полупроводниках. В электронике (См. Электроника) П. п. служат для преобразования различных сигналов, в энергетике (См. Энергетика) для непосредственного… …   Большая советская энциклопедия

Книги

Другие книги по запросу «Полупроводниковые материалы» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»