半导体材料的特性和应用

半导体材料是构成许多有源元件的基体材料，在光通信设备和信息存储、处理、加工及显示方面具有重要应用，如半导体激光器、二极管、集成电路、存储器等。

半导体种类很多，可分为有机半导体和无机半导体。无机半导体又可分为元素半导体和化合物半导体。例如，从晶态上区分，半导体可分为单晶、多晶以及非晶半导体等。

具有半导体性质的元素有Si、Ge、B、Se、Te、I、C（金刚石或石墨）以及P、As、Sb、Sn、S的某种同素异构体，但目前实用的只有Si、Ge、Se三种，其中Si在整个半导体材料中占有压倒性的优势，有90%以上的半导体器件和电路是采用Si制作的。

纯度和晶片直径是半导体材料制备技术中的最重要指标。目前单晶硅纯度可达到杂质的质量分数小于10-9的水平，晶片直径可达350mm。纯度极高而且缺陷极少的元素半导体又称为本征半导体。有意掺入其他元素杂质的元素半导体又称为杂质半导体。当掺入的是高一价元素时，如在Si、Ce中掺入P、Sb、Bi、As时，可产生电子载流子形成n型半导体；当掺入的是低一价元素时，如在Si、Ge中掺入B、Al、In、Ga时，可产生空穴载流子形成p型半导体。(www.xing528.com)

化合物半导体材料往往具有元素半导体材料所缺乏的特性，因而得到广泛应用。目前开发最多的是Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族和Ⅵ-Ⅵ族以及氧化物半导体。

Ⅲ-V族化合物半导体是由Ⅲ族和V族元素形成的金属间化合物半导体，这部分半导体中大部分属于闪锌矿结构，禁带宽度和载流子迁移率有较大的选择范围。典型的化合物由Al、Ga、In、P、As、Sb等组合而成，如常用于制造太阳能电池的GaAs，用作红外线探测器和滤波器主要材料的InSb等。

Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体由Ⅱ族元素Zn、Gd、Hg和Ⅵ族元素O、S、Se、Te相互作用而成，特点是具有直接跃迁型能带结构、禁带范围宽、发光色彩比较丰富、电导率变化范围也较宽。这类半导体在激光器、发光二极管、荧光管和场致发光器件等方面有广阔的应用前景。