Полупроводник

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Полупроводник — материал, электрические свойства которого в сильной степени зависят от концентрации в нём химических примесей и внешний условий (температура, излучение и пр.).

Полупроводниками являются вещества, ширина запрещённой зоны которых составляет 0-6 электрон-вольта, например, алмаз можно отнести к широкозонным полупроводникам, а InAs к узкозонным.

В зависимости от того, отдаёт ли примесь электрон или захватывает электрон, примесь называют донорной или акцепторной. Свойство примеси может меняться от того, какой атом в кристаллической решётки она замещает, в какую кристаллографическую плоскость встраивается.

[править] Типы полупроводников в периодической системе элементов

В нижеследующей таблице представлена информация о большом количестве полупроводниковых соединений. Их делят на несколько типов: одноэлементные полупроводники IV группы периодической системы элементов, сложные: двухэлементные A^IIIB^V и A^IIB^VI из третьей и пятой группы и из второй и шестой группы элементов соответственно. Все типы полупроводников обладают интересной зависимостью ширины запрещённой зоны от периода, а именно — с увеличением периода ширина запрещённой зоны уменьшается.

[править] Физические свойства и применения

Прежде всего следует сказать, что физические свойства полупроводников наиболее изучены по сравнению с металлами и диэлектриками. В немалой степени этому способствует огромное количество эффектов, которые не могут быть наблюдаемы ни в тех ни в других веществах, прежде всего связанные с устройством зонной структуры полупроводников, и наличием достаточно узкой запрещённой зоны. Конечно же основным стимулом для изучения полупроводников является технология производства интегральных микросхем - это в первую очередь относится к кремнию, но затрагивает другие соединения (Ge, GaAs, InSb) как возможные заменители.

Кремний — непрямозонный полупроводник, поэтому очень трудно заставить его работать в оптических устройствах, и здесь вне конкуренции соединения типа A^IIIB^V, среди которых можно выделить GaAs, GaN, которые используются в светодиодах.

Собственный полупроводник при абсолютном нуле температуры не имеет свободных носителей в зоне проводимости в отличие от проводников и ведёт себя как диэлектрик. При легировании ситуация может поменяться. См. вырожденные полупроводники.

В связи с тем, что технологи могут получать очень чистые вещества встаёт вопрос об новом эталоне для числа Авогадро.

[править] Легирование

Объёмные свойства полупроводника могут сильно зависеть от наличия дефектов в кристаллической структуре. И поэтому стремятся выращивать очень чистые вещества, в основном для электронной промышленности. Легирующие примеси вводят для управления типом проводимости проводника. Например широко распространённый кремний можно легировать элементом V подгруппы периодической системы элементов — фосфором, который является донором, и создать n-Si. Для получения кремния с дырочным типом проводимости (p-Si) используют бор (акцептор).

[править] Методы получения

Свойства полупроводников зависят от способа получения, так как различные примеси в процессе роста могут изменить их. Наиболее дешёвый способ промышленного получения монокристаллического технологического кремния — метод Чохральского. Для очистки технологического кремния используют также метод зонной плавки.

Для получения монокристаллов полупроводников используют различные методы физического и химического осаждения. Наиболее прецизионный и дорогой инструмент в руках технологов для роста монокристаллических плёнок — установки молекулярно-лучевой эпитаксии, позволяющей выращивать кристалл с точностью до монослоя.

[править] Полупроводники

• алмаз, C
• кремний, Si
• германий
• серое олово, a-Sn
• нитрид бора, BN
• нитрид алюминия, AlN
• фосфид алюминия, AlP
• арсенид алюминия, AlAs
• нитрид галлия, GaN
• фосфид галлия, GaP
• арсенид галлия, GaAs
• стибат галлия, GaSb
• фосфид индия, InP
• арсенид индия, InAs
• антимонид индия, InSb
• селенид цинка, ZnS
• теллурид кадмия, CdTe
• теллурид ртути, HgTe
• оксид цинка, ZnO
• сульфид свинца, PbS
• теллурид свинца, PbTe
• теллурид олова, SnTe
• органические полупроводники

[править] См. также

• Проводник
• Диэлектрик
• Транзистор

[править] Ссылки

• http://www.revveton.com/types.html
• Получение зависимостей Мотта-Шоттки методом потенциодинамической электрохимической импедансной спектроскопии