Из Википедии, свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Полупроводниковые материалы - это изоляторы с малой шириной запрещенной зоны . Определяющим свойством полупроводникового материала является то, что он может быть легирован примесями, которые изменяют его электронные свойства контролируемым образом. [1] Из-за их применения в компьютерной и фотоэлектрической промышленности - в таких устройствах, как транзисторы , лазеры и солнечные элементы - поиск новых полупроводниковых материалов и улучшение существующих материалов является важной областью исследований в материаловедении .

Наиболее часто используемые полупроводниковые материалы представляют собой кристаллические неорганические твердые вещества. Эти материалы классифицируются в соответствии с группами составляющих их атомов периодической таблицы .

Различные полупроводниковые материалы различаются по своим свойствам. Таким образом, по сравнению с кремнием , полупроводниковые соединения имеют как преимущества , так и недостатки. Например, арсенид галлия (GaAs) имеет в шесть раз более высокую подвижность электронов, чем кремний, что позволяет работать быстрее; более широкая запрещенная зона , что позволяет работать силовым устройствам при более высоких температурах и дает более низкий тепловой шум устройствам малой мощности при комнатной температуре; его прямая запрещенная зона дает ему более благоприятные оптоэлектронные свойства, чем непрямая запрещенная зона.кремния; он может быть легирован в тройные и четвертичные составы с регулируемой шириной запрещенной зоны, что позволяет излучать свет на выбранных длинах волн, что делает возможным согласование с длинами волн, наиболее эффективно передаваемых через оптические волокна. GaAs можно также выращивать в полуизолирующей форме, которая подходит в качестве изолирующей подложки согласования решетки для устройств на основе GaAs. И наоборот, кремний прочный, дешевый и простой в обработке, тогда как GaAs хрупкий и дорогой, а изоляционные слои невозможно создать путем простого выращивания оксидного слоя; Поэтому GaAs используется только там, где кремния недостаточно. [2]

Путем легирования нескольких соединений можно настраивать некоторые полупроводниковые материалы, например, по ширине запрещенной зоны или постоянной решетки . В результате получаются тройные, четвертичные или даже пятикомпонентные композиции. Тройные составы позволяют регулировать ширину запрещенной зоны в пределах используемых бинарных соединений; однако в случае комбинации материалов с прямой и непрямой запрещенной зоной существует соотношение, в котором преобладает непрямая запрещенная зона, ограничивая диапазон, используемый для оптоэлектроники; например, светодиоды AlGaAsограничены этим до 660 нм. Постоянные решетки соединений также имеют тенденцию быть разными, и несоответствие решеток подложке, зависящее от соотношения компонентов смеси, вызывает дефекты в количестве, зависящем от величины несоответствия; это влияет на соотношение достижимой радиационной / безызлучательной рекомбинации и определяет световую отдачу устройства. Четвертичные и более высокие составы позволяют одновременно регулировать ширину запрещенной зоны и постоянную решетки, что позволяет увеличить эффективность излучения в более широком диапазоне длин волн; например, для светодиодов используется AlGaInP. Материалы, прозрачные для генерируемой длины волны света, имеют преимущество, поскольку это позволяет более эффективно извлекать фотоны из основной массы материала. То есть в таких прозрачных материалах светоотдача не ограничивается только поверхностью.Показатель преломления также зависит от состава и влияет на эффективность извлечения фотонов из материала.[3]

Типы полупроводниковых материалов [ править ]

  • Элементарные полупроводники IV группы (C, Si, Ge, Sn)
  • Составные полупроводники группы IV
  • Элементарные полупроводники VI группы (S, Se, Te)
  • III - V полупроводники: кристаллизация с высокой степенью стехиометрии, большинство из них могут быть получены и как п-типа и р-тип . Многие из них имеют высокую подвижность носителей и прямые энергетические промежутки, что делает их полезными для оптоэлектроники. (См. Также: Шаблон: соединения III-V .)
  • II - VI полупроводники: обычно p-типа, за исключением ZnTe и ZnO n-типа.
  • I - VII полупроводники
  • Полупроводники IV - VI
  • Полупроводники V - VI
  • II - V полупроводники
  • I-III-VI 2 полупроводники
  • Оксиды
  • Слоистые полупроводники
  • Магнитные полупроводники
  • Органические полупроводники
  • Зарядно-передаточные комплексы
  • Другие

Составные полупроводники [ править ]

Полупроводниковое соединение представляет собой полупроводниковое соединение состоит из химических элементов , по меньшей мере , два различных видов. Эти полупроводники обычно образуются в группах 13–15 периодической таблицы (старые группы III – V), например, элементы из группы бора (старая группа III, бор , алюминий , галлий , индий ) и из группы 15 (старая группа V, азот). , фосфор , мышьяк , сурьма , висмут). Диапазон возможных формул довольно широк, поскольку эти элементы могут образовывать бинарные (два элемента, например, арсенид галлия (III) (GaAs)), тройные (три элемента, например, арсенид галлия индия (InGaAs)) и четверные (четыре элемента, например алюминий фосфид галлия-индия (AlInGaP)) сплавы.

Изготовление [ править ]

Металлоорганическая парофазная эпитаксия (MOVPE) является наиболее популярной технологией осаждения для формирования сложных полупроводниковых тонких пленок для устройств. [ необходима цитата ] Он использует сверхчистые металлоорганические соединения и / или гидриды в качестве исходных материалов- прекурсоров в окружающем газе, таком как водород .

Другие методы выбора включают:

  • Молекулярно-лучевая эпитаксия (МБЭ)
  • Гидридная парофазная эпитаксия (HVPE)
  • Жидкофазная эпитаксия (ЖФЭ)
  • Металлоорганическая молекулярно-лучевая эпитаксия (MOMBE)
  • Осаждение атомного слоя (ALD)

Таблица полупроводниковых материалов [ править ]

ГруппаЭлем.МатериалФормулаШирина запрещенной зоны ( эВ )Тип зазораОписание
IV1АлмазныйC5,47 [4] [5]косвенныйОтличная теплопроводность. Превосходные механические и оптические свойства. Чрезвычайно высокая добротность наномеханического резонатора . [6]
IV1КремнийSi1,12 [4] [5]косвенныйИспользуется в обычных солнечных элементах с кристаллическим кремнием (c-Si) и в его аморфной форме в виде аморфного кремния (a-Si) в тонкопленочных солнечных элементах . Самый распространенный полупроводниковый материал в фотовольтаике ; доминирует на мировом рынке фотоэлектрических систем; легко изготовить; хорошие электрические и механические свойства. Образует высококачественный термический оксид для изоляции. Наиболее распространенный материал, используемый при изготовлении интегральных схем .
IV1ГерманийGe0,67 [4] [5]косвенныйИспользуется в диодах раннего обнаружения радаров и первых транзисторах; требует более низкой чистоты, чем кремний. Подложка для высокоэффективных многопереходных фотоэлектрических элементов . Постоянная решетки очень похожа на арсенид галлия . Кристаллы высокой чистоты, используемые для гамма-спектроскопии . Могут расти усы , которые снижают надежность некоторых устройств.
IV1Серое олово , α- SnSn0,00, [7] 0,08 [8]косвенныйНизкотемпературный аллотроп (алмазная кубическая решетка).
IV2Карбид кремния , 3C-SiCSiC2.3 [4]косвенныйиспользуется для ранних желтых светодиодов
IV2Карбид кремния , 4H-SiCSiC3.3 [4]косвенный
IV2Карбид кремния , 6H-SiCSiC3,0 [4]косвенныйиспользуется для ранних синих светодиодов
VI1Сера , α- SС 82,6 [9]
VI1Серый селенSe1,74косвенныйИспользуется в селеновых выпрямителях .
VI1Красный селенSe2,05косвенный[10]
VI1ТеллурTe0,33
III-V2Нитрид бора кубическийBN6,36 [11]косвенныйпотенциально полезно для ультрафиолетовых светодиодов
III-V2Нитрид бора , гексагональныйBN5,96 [11]почти прямойпотенциально полезно для ультрафиолетовых светодиодов
III-V2Нанотрубка из нитрида бораBN~ 5.5
III-V2Фосфид бораBP2косвенный
III-V2Арсенид бораБА1.14[12] прямыеУстойчив к радиационным повреждениям , возможные применения в бетавольтаике .
III-V2Арсенид бораB 12 As 23,47косвенныйУстойчив к радиационным повреждениям , возможные применения в бетавольтаике .
III-V2Нитрид алюминияAlN6,28 [4]непосредственныйПьезоэлектрический. Не используется сам по себе как полупроводник; AlN-close GaAlN может использоваться для ультрафиолетовых светодиодов. На AlN было достигнуто неэффективное излучение при 210 нм.
III-V2Фосфид алюминияAlP2,45 [5]косвенный
III-V2Арсенид алюминияУвы2,16 [5]косвенный
III-V2Антимонид алюминияAlSb1,6 / 2,2 [5]косвенный / прямой
III-V2Нитрид галлияGaN3,44 [4] [5]непосредственныйПроблематичное легирование до p-типа, p-легирование Mg и отжиг позволили создать первые высокоэффективные синие светодиоды [3] и синие лазеры . Очень чувствителен к электростатическому разряду. Нечувствителен к ионизирующему излучению, подходит для солнечных батарей космических кораблей. Транзисторы GaN могут работать при более высоких напряжениях и температурах, чем GaAs, используемый в усилителях мощности СВЧ. При легировании, например, марганцем, становится магнитным полупроводником .
III-V2Фосфид галлияЗазор2,26 [4] [5]косвенныйИспользуется в недорогих красных / оранжевых / зеленых светодиодах от низкой до средней яркости. Используется отдельно или с GaAsP. Прозрачный для желтого и красного света, используется в качестве подложки для красно-желтых светодиодов GaAsP. Легированный S или Te для n-типа, Zn для p-типа. Чистый GaP излучает зеленый цвет, GaP, легированный азотом, излучает желто-зеленый, GaP, легированный ZnO, излучает красный цвет.
III-V2Арсенид галлияGaAs1,43 [4] [5]непосредственныйвторой по распространенности после кремния, обычно используется в качестве подложки для других полупроводников III-V, например, InGaAs и GaInNA. Хрупкий. Более низкая подвижность дырок, чем Si, невозможна в КМОП-транзисторах P-типа. Высокая плотность примесей, затрудняющие изготовление небольших структур. Используется для светодиодов ближнего ИК-диапазона, быстрой электроники и высокоэффективных солнечных элементов . Постоянная решетки очень похожа на германий , может быть выращена на германиевых подложках.
III-V2Антимонид галлияGaSb0,726 [4] [5]непосредственныйИспользуется для инфракрасных детекторов, светодиодов и термофотовольтаики . Легированный n Te, p с Zn.
III-V2Нитрид индияГостиница0,7 [4]непосредственныйВозможно использование в солнечных элементах, но легирование p-типа затруднено. Часто используется в качестве сплавов.
III-V2Фосфид индияInP1,35 [4]непосредственныйОбычно используется в качестве подложки для эпитаксиального InGaAs. Превосходная скорость электронов, используемая в мощных и высокочастотных приложениях. Используется в оптоэлектронике.
III-V2Арсенид индияInAs0,36 [4]непосредственныйИспользуется для инфракрасных детекторов диаметром 1–3,8 мкм, охлаждаемых или неохлаждаемых. Высокая подвижность электронов. Точки InAs в матрице InGaAs могут служить квантовыми точками. Квантовые точки могут быть сформированы из монослоя InAs на InP или GaAs. Strong фото-Dember излучатель, используемый в качестве терагерцового излучения источника.
III-V2Антимонид индияInSb0,17 [4]непосредственныйИспользуется в инфракрасных детекторах и тепловизионных датчиках, имеет высокую квантовую эффективность, низкую стабильность, требует охлаждения, используется в военных тепловизионных системах дальнего действия. В качестве квантовой ямы использована структура AlInSb-InSb-AlInSb . Очень высокая подвижность электронов , скорость электронов и баллистическая длина . Транзисторы могут работать ниже 0,5 В и выше 200 ГГц. Частоты терагерцового диапазона, возможно, достижимы.
II-VI2Селенид кадмияCdSe1,74 [5]непосредственныйНаночастицы используются как квантовые точки . Собственный n-тип, трудно поддающийся легированию p-тип, но может быть легирован азотом p-типа. Возможное использование в оптоэлектронике. Проверено на использование высокоэффективных солнечных элементов.
II-VI2Сульфид кадмияCdS2,42 [5]непосредственныйИспользуется в фоторезисторах и солнечных элементах; CdS / Cu 2 S был первым эффективным солнечным элементом. Используется в солнечных элементах с CdTe. Распространены как квантовые точки . Кристаллы могут действовать как твердотельные лазеры. Электролюминесцентный. В легированном состоянии может действовать как люминофор .
II-VI2Теллурид кадмияCdTe1,49 [5]непосредственныйИспользуется в солнечных элементах с CdS. Используется в тонкопленочных солнечных элементах и других фотоэлектрических элементах с теллуридом кадмия ; менее эффективен, чем кристаллический кремний, но дешевле. Высокий электрооптический эффект , используемый в электрооптических модуляторах . Флуоресцентный на 790 нм. Наночастицы можно использовать как квантовые точки.
II-VI, оксид2Оксид цинкаZnO3,37 [5]непосредственныйФотокаталитический. Полоса зазор перестраиваемый от 3 до 4 эВ путем легирования оксида магния и оксида кадмия . Собственное легирование n-типа, p-типа затруднено. Легирование тяжелым алюминием, индием или галлием дает прозрачные проводящие покрытия; ZnO: Al используется в качестве оконных покрытий, прозрачных в видимом и отражающих в инфракрасном диапазоне, а также в качестве проводящих пленок в ЖК-дисплеях и солнечных панелях в качестве замены оксида индия и олова . Устойчив к радиационным повреждениям. Возможно использование в светодиодах и лазерных диодах. Возможно использование в случайных лазерах .
II-VI2Селенид цинкаZnSe2,7 [5]непосредственныйИспользуется для синих лазеров и светодиодов. Легкое легирование n-типа, легирование p-типа затруднено, но может быть выполнено, например, азотом. Обычный оптический материал в инфракрасной оптике.
II-VI2Сульфид цинкаZnS3,54 / 3,91 [5]непосредственныйШирина запрещенной зоны 3,54 эВ (кубическая), 3,91 (гексагональная). Может быть легирован как n-типом, так и p-типом. Обычный сцинтиллятор / люминофор при соответствующем легировании.
II-VI2Теллурид цинкаZnTe2,25 [5]непосредственныйМожно выращивать на AlSb, GaSb, InAs и PbSe. Используется в солнечных элементах, компонентах микроволновых генераторов, синих светодиодах и лазерах. Используется в электрооптике. Вместе с ниобатом лития используется для генерации терагерцового излучения .
I-VII2Хлорид медиCuCl3,4 [13]непосредственный
I-VI2Сульфид медиCu 2 S1.2косвенныйp-типа Cu 2 S / CdS был первым эффективным тонкопленочным солнечным элементом
IV-VI2Селенид свинцаPbSe0,27непосредственныйИспользуется в инфракрасных детекторах для тепловидения. Нанокристаллы можно использовать как квантовые точки. Хороший высокотемпературный термоэлектрический материал.
IV-VI2Сульфид свинца (II)PbS0,37Минеральный галенит , первый полупроводник в практическом использовании, используемый в детекторах кошачьих усов ; детекторы работают медленно из-за высокой диэлектрической проницаемости PbS. Самый старый материал, используемый в инфракрасных детекторах. При комнатной температуре можно обнаружить SWIR, более длинные волны требуют охлаждения.
IV-VI2Теллурид свинцаPbTe0,32Низкая теплопроводность, хороший термоэлектрический материал при повышенной температуре для термоэлектрических генераторов.
IV-VI2Сульфид олова (II)SnS1,3 / 1,0 [14]прямой непрямойСульфид олова (SnS) представляет собой полупроводник с прямой оптической шириной запрещенной зоны 1,3 эВ и коэффициентом поглощения выше 10 4 см -1 для энергии фотонов выше 1,3 эВ. Это полупроводник p-типа, электрические свойства которого могут быть адаптированы путем легирования и структурной модификации, и за последние десять лет он стал одним из простых, нетоксичных и доступных материалов для тонкопленочных солнечных элементов.
IV-VI2Сульфид олова (IV)SnS 22.2SnS 2 широко используется для обнаружения газов.
IV-VI2Теллурид оловаSnTe0,18Сложная ленточная структура.
IV-VI3Теллурид свинца и оловаPb 1 − x Sn x Te0-0,29Используется в инфракрасных детекторах и для тепловидения.
IV-VI3Теллурид олова таллияTl 2 SnTe 5
IV-VI3Теллурид германия таллияTl 2 GeTe 5
V-VI, слоистый2Теллурид висмутаБи 2 Те 3Эффективный термоэлектрический материал при температуре около комнатной при легировании селеном или сурьмой. Узкозонный слоистый полупроводник. Высокая электропроводность, низкая теплопроводность. Топологический изолятор.
II-V2Фосфид кадмияCd 3 P 20,5 [15]
II-V2Арсенид кадмияCd 3 As 20Собственный полупроводник N-типа. Очень высокая подвижность электронов. Используется в инфракрасных детекторах, фотодетекторах, динамических тонкопленочных датчиках давления и магниторезисторах . Недавние измерения показывают, что 3D Cd 3 As 2 на самом деле является полуметаллом Дирака с нулевой запрещенной зоной, в котором электроны ведут себя релятивистски, как в графене . [16]
II-V2Антимонид кадмияКд 3 Сб 2
II-V2Фосфид цинкаZn 3 P 21,5 [17]непосредственныйОбычно р-тип.
II-V2Дифосфид цинкаZnP 22.1 [18]
II-V2Арсенид цинкаZn 3 As 21.0 [19]Самая низкая прямая и непрямая запрещенная зона находится в пределах 30 мэВ или друг друга. [19]
II-V2Антимонид цинкаZn 3 Sb 2Используется в инфракрасных детекторах и тепловизорах, транзисторах и магниторезисторах.
Окись2Диоксид титана , анатазTiO 23.20 [20]косвенныйфотокаталитический, n-типа
Окись2Диоксид титана , рутилTiO 23,0 [20]непосредственныйфотокаталитический, n-типа
Окись2Диоксид титана , брукитTiO 23,26 [20][21]
Окись2Оксид меди (I)Cu 2 O2,17 [22]Один из наиболее изученных полупроводников. С ним впервые были продемонстрированы многие приложения и эффекты. Ранее использовался в выпрямительных диодах, а не в кремнии.
Окись2Оксид меди (II)CuO1.2Полупроводник N-типа. [23]
Окись2Диоксид уранаUO 21.3Высокий коэффициент Зеебека , устойчивость к высоким температурам, многообещающие термоэлектрические и термофотоэлектрические применения. Ранее использовались в резисторах URDOX, проводящих при высоких температурах. Устойчив к радиационным повреждениям .
Окись2Триоксид уранаUO 3
Окись2Триоксид висмутаБи 2 О 3Ионный проводник, применение в топливных элементах.
Окись2Диоксид оловаSnO 23,7Кислорододефицитный полупроводник n-типа. Используется в датчиках газа.
Окись3Титанат барияBaTiO 33Сегнетоэлектрик , пьезоэлектрик . Используется в некоторых неохлаждаемых тепловизорах. Используется в нелинейной оптике .
Окись3Титанат стронцияSrTiO 33.3Сегнетоэлектрик , пьезоэлектрик . Используется в варисторах . Проводит при легировании ниобием .
Окись3Ниобат литияLiNbO 34Сегнетоэлектрик, пьезоэлектрик, проявляет эффект Поккельса . Широко используется в электрооптике и фотонике.
Окись3Оксид меди лантанаLa 2 CuO 42сверхпроводящий при легировании барием или стронцием
V-VI2моноклинный оксид ванадия (IV)VO 20,7 [24]оптическийстабильно ниже 67 ° C
Слоистый2Иодид свинца (II)PbI 2
Слоистый2Дисульфид молибденаМоС 21,23 эВ (2H) [25]косвенный
Слоистый2Селенид галлияGaSe2.1косвенныйФотопроводник. Используется в нелинейной оптике.
Слоистый2Сульфид оловаSnS> 1,5 эВнепосредственный
Слоистый2Сульфид висмутаБи 2 С 3
Магнитный, разбавленный (DMS) [26]3Арсенид марганца галлияGaMnAs
Магнитный, разбавленный (DMS)3Арсенид марганца индияInMnAs
Магнитный, разбавленный (DMS)3Теллурид марганца кадмияCdMnTe
Магнитный, разбавленный (DMS)3Свинец теллурид марганцаPbMnTe
Магнитный4Манганат кальция лантанаLa 0,7 Ca 0,3 MnO 3колоссальное магнитосопротивление
Магнитный2Оксид железа (II)FeOантиферромагнитный
Магнитный2Оксид никеля (II)NiO3,6–4,0прямой [27] [28]антиферромагнитный
Магнитный2Оксид европия (II)EuOферромагнитный
Магнитный2Сульфид европия (II)ЕСферромагнитный
Магнитный2Бромид хрома (III)CrBr 3
Другие3Селенид меди-индия , СНГCuInSe 21непосредственный
Другие3Сульфид галлия серебраAgGaS 2нелинейно-оптические свойства
Другие3Фосфид кремния цинкаZnSiP 2
Другие2 Орпимент трисульфида мышьякаКак 2 S 32,7 [29]непосредственныйполупроводник как в кристаллическом, так и в стеклообразном состоянии
Другие2Сульфид мышьяка РеальгарКак 4 S 4полупроводник как в кристаллическом, так и в стеклообразном состоянии
Другие2Силицид платиныPtSiИспользуется в инфракрасных детекторах на 1–5 мкм. Используется в инфракрасной астрономии. Высокая стабильность, низкий дрейф, используется для измерений. Низкая квантовая эффективность.
Другие2Иодид висмута (III)BiI 3
Другие2Иодид ртути (II)HgI 2Используется в некоторых детекторах гамма-излучения и рентгеновского излучения и системах визуализации, работающих при комнатной температуре.
Другие2Бромид таллия (I)TlBr2,68 [30]Используется в некоторых детекторах гамма-излучения и рентгеновского излучения и системах визуализации, работающих при комнатной температуре. Используется как датчик рентгеновского изображения в реальном времени.
Другие2Сульфид серебраAg 2 S0,9 [31]
Другие2Дисульфид железаFeS 20,95Минеральный пирит . Используется в более поздних детекторах кошачьих усов , исследованных на солнечные элементы .
Другие4Сульфид меди цинка и олова , CZTSCu 2 ZnSnS 41,49непосредственныйCu 2 ZnSnS 4 получают из CIGS, заменяя индий / галлий на цинк / олово с большим содержанием земли.
Другие4Сульфид медно-цинка и сурьмы , CZASCu 1.18 Zn 0.40 Sb 1.90 S 7.22.2 [32]непосредственныйСульфид медно-цинковой сурьмы получают из сульфида медной сурьмы (CAS), соединения класса фаматинита.
Другие3Сульфид меди и олова , CTSCu 2 SnS 30,91непосредственныйCu 2 SnS 3 является полупроводником p-типа и может использоваться в тонкопленочных солнечных элементах.

Таблица систем полупроводниковых сплавов [ править ]

Следующие полупроводниковые системы могут быть до некоторой степени настроены и представляют собой не отдельный материал, а класс материалов.

ГруппаЭлем.Класс материалаФормулаШирина запрещенной зоны ( эВ ) нижеверхнийТип зазораОписание
IV-VI3Теллурид свинца и оловаPb 1 − x Sn x Te00,29Используется в инфракрасных детекторах и для тепловидения.
IV2Кремний-германийSi 1− x Ge x0,671.11 [4]косвенныйрегулируемая ширина запрещенной зоны, позволяет создавать гетеропереходные структуры. Определенные толщины сверхрешеток имеют прямую запрещенную зону. [33]
IV2Кремний-оловоSi 1− x Sn x1.01.11косвенныйРегулируемая ширина запрещенной зоны. [34]
III-V3Арсенид галлия алюминияAl x Ga 1− x As1,422,16 [4]прямой непрямойпрямая запрещенная зона при x <0,4 (соответствует 1,42–1,95 эВ); может быть согласована по решетке с подложкой GaAs во всем диапазоне составов; склонен к окислению; n-легирование Si, Se, Te; р-легирование Zn, C, Be, Mg. [3] Может использоваться для инфракрасных лазерных диодов. Используется в качестве барьерного слоя в устройствах на основе GaAs для удержания электронов в GaAs (см., Например, QWIP ). AlGaAs с составом, близким к AlAs, почти прозрачен для солнечного света. Используется в солнечных элементах GaAs / AlGaAs.
III-V3Арсенид галлия индияIn x Ga 1− x As0,361,43непосредственныйХорошо проработанный материал. Решетка может быть согласована с подложками InP. Использование в инфракрасной технике и термофотовольтаике . Содержание индия определяет плотность носителей заряда. При x = 0,015 InGaAs идеально соответствует решетке германия; может использоваться в многопереходных фотоэлектрических элементах. Используется в инфракрасных датчиках, лавинных фотодиодах, лазерных диодах, детекторах оптоволоконной связи и коротковолновых инфракрасных камерах.
III-V3Фосфид индия-галлияIn x Ga 1− x P1,352,26прямой непрямойиспользуется для структур HEMT и HBT и высокоэффективных многопереходных солнечных элементов, например, для спутников. Ga 0,5 In 0,5 P почти согласован по решетке с GaAs, а AlGaIn используется для квантовых ям для красных лазеров.
III-V3Арсенид алюминия индияAl x In 1− x As0,362,16прямой непрямойБуферный слой в метаморфных HEMT- транзисторах, регулирующий постоянную решетки между подложкой GaAs и каналом GaInAs. Может образовывать слоистые гетероструктуры, действующие как квантовые ямы, например, в квантовых каскадных лазерах .
III-V3Антимонид алюминия-индияAl x In 1− x Sb
III-V3Нитрид арсенида галлияGaAsN
III-V3Фосфид арсенида галлияGaAsP1,432,26прямой непрямойИспользуется в красных, оранжевых и желтых светодиодах. Часто выращивают на GaP. Может быть легирован азотом.
III-V3Антимонид арсенида галлияGaAsSb0,71,42 [4]непосредственный
III-V3Нитрид алюминия-галлияAlGaN3,446,28непосредственныйИспользуется в синих лазерных диодах , ультрафиолетовых светодиодах (до 250 нм) и HEMT из AlGaN / GaN . Можно выращивать на сапфире. Используется в гетеропереходах с AlN и GaN.
III-V3Фосфид алюминия-галлияAlGaP2,262,45косвенныйИспользуется в некоторых зеленых светодиодах.
III-V3Нитрид индия-галлияInGaN23,4непосредственныйВ x Ga 1 – x N, x обычно находится в диапазоне 0,02–0,3 (0,02 для ближнего УФ, 0,1 для 390 нм, 0,2 для 420 нм, 0,3 для 440 нм). Может быть выращен эпитаксиально на сапфире, пластинах SiC или кремнии. Квантовые ямы InGaN, используемые в современных синих и зеленых светодиодах, являются эффективными излучателями от зеленого до ультрафиолетового. Нечувствителен к радиационным повреждениям, возможно использование в спутниковых солнечных батареях. Нечувствительность к дефектам, толерантность к повреждению несоответствия решетки. Высокая теплоемкость.
III-V3Антимонид арсенида индияInAsSb
III-V3Антимонид индия галлияInGaSb
III-V4Алюминий галлий фосфид индияАлГаИнПпрямой непрямойтакже InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP; для согласования решетки с подложками GaAs мольная доля In фиксируется на уровне около 0,48, отношение Al / Ga регулируется для достижения ширины запрещенной зоны от около 1,9 до 2,35 эВ; прямая или непрямая запрещенная зона в зависимости от соотношений Al / Ga / In; используется для длин волн 560–650 нм; имеет тенденцию к образованию упорядоченных фаз во время осаждения, чего необходимо избегать [3]
III-V4Фосфид арсенида галлия алюминияAlGaAsP
III-V4Фосфид арсенида галлия индияInGaAsP
III-V4Антимонид арсенида индия-галлияInGaAsSbИспользование в термофотовольтаике .
III-V4Фосфид антимонида арсенида индияInAsSbPИспользование в термофотовольтаике .
III-V4Фосфид арсенида индия алюминияAlInAsP
III-V4Нитрид арсенида алюминия-галлияAlGaAsN
III-V4Нитрид арсенида индия-галлияInGaAsN
III-V4Нитрид арсенида алюминия и индияInAlAsN
III-V4Нитрид антимонида арсенида галлияGaAsSbN
III-V5Антимонид арсенида нитрида индия галлияGaInNAsSb
III-V5Галлий арсенид индия антимонид фосфидGaInAsSbPМожет выращиваться на InAs, GaSb и других подложках. Могут быть подобраны решетки различного состава. Возможно использование для светодиодов среднего инфракрасного диапазона.
II-VI3Теллурид кадмия и цинка , CZTCdZnTe1.42.2непосредственныйЭффективный твердотельный детектор рентгеновского и гамма-излучения, может работать при комнатной температуре. Высокий электрооптический коэффициент . Используется в солнечных элементах. Может использоваться для генерации и обнаружения терагерцового излучения. Может использоваться в качестве субстрата для эпитаксиального роста HgCdTe.
II-VI3Теллурид кадмия ртутиHgCdTe01.5Известный как «MerCad». Широко используется в чувствительных охлаждаемых инфракрасных датчиках изображения , инфракрасной астрономии и инфракрасных детекторах. Сплав теллурида ртути ( полуметалл , без запрещенной зоны) и CdTe. Высокая подвижность электронов. Единственный распространенный материал, способный работать в атмосферных окнах 3–5 мкм и 12–15 мкм . Можно выращивать на CdZnTe.
II-VI3Теллурид цинка ртутиHgZnTe02,25Используется в инфракрасных детекторах, инфракрасных датчиках изображения и инфракрасной астрономии. Лучшие механические и термические свойства, чем у HgCdTe, но сложнее контролировать состав. Сложнее формировать сложные гетероструктуры.
II-VI3Селенид цинка ртутиHgZnSe
II-V4Арсенид фосфида кадмия цинка(Zn 1 − x Cd x ) 3 (P 1 − y As y ) 2 [35]0 [16]1,5 [36]Различные приложения в оптоэлектронике (включая фотоэлектрическую), электронике и термоэлектрике . [37]
Другие4Селенид меди, индия, галлия , CIGSCu (In, Ga) Se 211,7непосредственныйCuIn x Ga 1 – x Se 2 . Поликристаллический. Используется в тонкопленочных солнечных элементах .

См. Также [ править ]

  • Гетеропереход
  • Органические полупроводники
  • Методы определения характеристик полупроводников

Ссылки [ править ]

  1. Перейти ↑ Jones, ED (1991). «Контроль проводимости полупроводников легированием». В Miller, LS; Муллин, JB (ред.). Электронные материалы . Нью-Йорк: Пленум Пресс. С. 155–171. DOI : 10.1007 / 978-1-4615-3818-9_12 . ISBN 978-1-4613-6703-1.
  2. ^ Милтон Оринг Надежность и отказ электронных материалов и устройств Academic Press, 1998, ISBN 0-12-524985-3 , стр. 310. 
  3. ^ a b c d Джон Дакин, Справочник Роберта Г. В. Брауна по оптоэлектронике, Том 1 , CRC Press, 2006 ISBN 0-7503-0646-7 стр. 57 
  4. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r "Архив NSM - Физические свойства полупроводников" . www.ioffe.ru . Архивировано из оригинала на 2015-09-28 . Проверено 10 июля 2010 .
  5. ^ Б с д е е г ч я J к л м п о р д Сафа О. Kasap; Питер Кэппер (2006). Справочник Springer по электронным и фотонным материалам . Springer. С. 54, 327. ISBN 978-0-387-26059-4.
  6. ^ Ю. Тао, JM Boss, Б. Мура, CL Деген (2012). Монокристаллические алмазные наномеханические резонаторы с показателями качества более одного миллиона . arXiv: 1212.1347
  7. ^ Киттель, Чарльз (1956). Введение в физику твердого тела (7-е изд.). Вайли.
  8. ^ "Олово, Sn" . www.matweb.com .
  9. ^ Абасс, АК; Ахмад, Н.Х. (1986). «Непрямое исследование запрещенной зоны орторомбических монокристаллов серы». Журнал физики и химии твердого тела . 47 (2): 143. Bibcode : 1986JPCS ... 47..143A . DOI : 10.1016 / 0022-3697 (86) 90123-X .
  10. ^ Rajalakshmi, M .; Арора, Ахилеш (2001). «Устойчивость моноклинных наночастиц селена». Физика твердого тела . 44 : 109.
  11. ^ а б Эванс, Д.А. McGlynn, AG; Towlson, BM; Ганн, М; Джонс, Д.; Jenkins, TE; Зима, R; Пултон, Нью-Джерси (2008). «Определение оптической энергии запрещенной зоны кубического и гексагонального нитрида бора с помощью спектроскопии возбуждения люминесценции» (PDF) . Журнал физики: конденсированное вещество . 20 (7): 075233. Bibcode : 2008JPCM ... 20g5233E . DOI : 10.1088 / 0953-8984 / 20/7/075233 .
  12. ^ Се, Мэйцю и др. «Двумерные полупроводники BX (X = P, As, Sb) с подвижностями, приближающимися к графену». Наномасштаб 8,27 (2016): 13407-13413.
  13. ^ Клаус Ф. Klingshirn (1997). Полупроводниковая оптика . Springer. п. 127. ISBN 978-3-540-61687-0.
  14. ^ Патель, Малкешкумар; Индраджит Мукхопадхьяй; Абхиджит Рэй (26 мая 2013 г.). «Влияние отжига на структурные и оптические свойства напыленных тонких пленок SnS». Оптические материалы . 35 (9): 1693–1699. Bibcode : 2013OptMa..35.1693P . DOI : 10.1016 / j.optmat.2013.04.034 .
  15. ^ Haacke, G .; Кастельон, Джорджия (1964). «Получение и полупроводниковые свойства Cd3P2». Журнал прикладной физики . 35 : 2484. DOI : 10,1063 / 1,1702886 .
  16. ^ a b Борисенко, Сергей; и другие. (2014). "Экспериментальная реализация трехмерного полуметалла Дирака". Письма с физическим обзором . 113 (27603): 027603. arXiv : 1309.7978 . Bibcode : 2014PhRvL.113b7603B . DOI : 10.1103 / PhysRevLett.113.027603 . PMID 25062235 . S2CID 19882802 .  
  17. ^ Kimball, Грегори М .; Мюллер, Астрид М .; Льюис, Натан С .; Этуотер, Гарри А. (2009). «Основанные на фотолюминесценции измерения ширины запрещенной зоны и длины диффузии Zn 3 P 2 » (PDF) . Письма по прикладной физике . 95 (11): 112103. Bibcode : 2009ApPhL..95k2103K . DOI : 10.1063 / 1.3225151 . ISSN 0003-6951 .  
  18. ^ Сырбу, штат Нью-Йорк; Стамов И.Г .; Морозова В.И.; Киосев, ВК; Пеев, Л.Г. (1980). « Зонная энергетическая структура кристаллов Zn 3 P 2 , ZnP 2 и CdP 2 по длине волны модулированной фотопроводимости и исследование спектров фотоотклика диодов Шоттки». Материалы первого международного симпозиума по физике и химии соединений II-V : 237–242.
  19. ^ а б Бота, младший; Скривен, ГДж; Энгельбрехт, JAA; Лейтч, AWR (1999). «Фотолюминесцентные свойства металлоорганического эпитаксиального Zn3As2 из паровой фазы». Журнал прикладной физики . 86 (10): 5614–5618. DOI : 10.1063 / 1.371569 .
  20. ^ a b c Rahimi, N .; Пакс, РА; MacA. Грей, Э. (2016). «Обзор функциональных оксидов титана. I: TiO2 и его модификации». Прогресс в химии твердого тела . 44 (3): 86–105. DOI : 10.1016 / j.progsolidstchem.2016.07.002 .
  21. ^ С. Банерджи; и другие. (2006). «Физика и химия фотокаталитического диоксида титана: Визуализация бактерицидной активности с помощью атомно-силовой микроскопии» (PDF) . Современная наука . 90 (10): 1378.
  22. ↑ О. Маделунг; У. Рёсслер; М. Шульц, ред. (1998). «Зонная структура закиси меди (Cu2O), энергии зон». Ландольт-Бёрнштейн - Конденсированное вещество III группы. Числовые данные и функциональные отношения в науке и технологиях . Ландольт-Бёрнштейн - Конденсированное вещество III группы. 41C: Нететраэдрически связанные элементы и бинарные соединения I. стр. 1–4. DOI : 10.1007 / 10681727_62 . ISBN 978-3-540-64583-2.
  23. ^ Ли, Томас Х. (2004). Planar Microwave Engineering: практическое руководство по теории, измерениям и схемам . Великобритания: Cambridge Univ. Нажмите. п. 300. ISBN 978-0-521-83526-8.
  24. ^ Шин, S .; Suga, S .; Taniguchi, M .; Fujisawa, M .; Kanzaki, H .; Fujimori, A .; Daimon, H .; Ueda, Y .; Косуге, К. (1990). «Исследование коэффициента отражения в вакууме-ультрафиолетовом свете и фотоэмиссии фазовых переходов металл-изолятор в VO 2, V 6 O 13 и V 2 O 3». Physical Review B . 41 (8): 4993–5009. Bibcode : 1990PhRvB..41.4993S . DOI : 10.1103 / Physrevb.41.4993 . PMID 9994356 . 
  25. ^ Кобаяши, К .; Ямаути, Дж. (1995). «Электронная структура и изображение поверхности дихалькогенида молибдена с помощью сканирующей туннельной микроскопии». Physical Review B . 51 (23): 17085–17095. Bibcode : 1995PhRvB..5117085K . DOI : 10.1103 / PhysRevB.51.17085 . PMID 9978722 . 
  26. ^ BG Yacobi Полупроводниковые материалы: введение в основные принципы Springer, 2003, ISBN 0-306-47361-5 
  27. ^ Синтез и характеристика наноразмерного полупроводника оксида никеля (NiO) С. Чакрабарти и К. Чаттерджи
  28. ^ Синтез и магнитное поведение при комнатной температуре нанокристаллитов оксида никеля Кванрутай Вонгсапром * [а] и Санти Маенсири [б]
  29. ^ Сульфид мышьяка (As2S3)
  30. ^ Температурная зависимость спектроскопических характеристик детекторов рентгеновского и гамма-излучения на основе бромида таллия
  31. ^ ХОДЫ; Ebooks Corporation (8 октября 2002 г.). Осаждение полупроводниковых пленок химическим раствором . CRC Press. С. 319–. ISBN 978-0-8247-4345-1. Проверено 28 июня 2011 года .
  32. ^ Прашант К. Сарсват; Майкл Л. Фри (2013). "Повышенный фотоэлектрохимический отклик тонких пленок сульфида цинка и сурьмы меди на прозрачном проводящем электроде" . Международный журнал фотоэнергетики . 2013 : 1–7. DOI : 10.1155 / 2013/154694 .
  33. ^ Раджакарунанаяке, Ясанта Нирмал (1991) Оптические свойства сверхрешеток Si-Ge и широкозонных сверхрешеток II-VI (докторская степень), Калифорнийский технологический институт
  34. ^ Хуссейн, Афтаб М .; Fahad, Hossain M .; Сингх, Нирпендра; Севилья, Гало А. Торрес; Швингеншлёгль, Удо; Хуссейн, Мухаммад М. (2014). «Олово - маловероятный союзник кремниевых полевых транзисторов?» . Physica Status Solidi RRL . 8 (4): 332–335. Bibcode : 2014PSSRR ... 8..332H . DOI : 10.1002 / pssr.201308300 .
  35. ^ Трухан, ВМ; Изотов, АД; Шукавая, ТВ (2014). «Соединения и твердые растворы системы Zn-Cd-P-As в полупроводниковой электронике». Неорганические материалы . 50 (9): 868–873. DOI : 10.1134 / S0020168514090143 .
  36. ^ Cisowski, J. (1982). «Упорядочивание уровней в полупроводниковых соединениях II 3 -V 2 ». Physica Status Solidi (B) . 111 : 289–293.
  37. ^ Арушанов, Е. К. (1992). « Соединения и сплавы II 3 V 2 ». Прогресс в выращивании кристаллов и изучении материалов . 25 (3): 131–201. DOI : 10.1016 / 0960-8974 (92) 90030-Т .