stringtranslate.com

Список полупроводниковых материалов

Полупроводниковые материалы номинально представляют собой изоляторы с малой запрещенной зоной . Определяющим свойством полупроводникового материала является то, что его можно скомпрометировать путем легирования 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 в периодической таблице .

Различные полупроводниковые материалы различаются по своим свойствам. Таким образом, по сравнению с кремнием сложные полупроводники имеют как преимущества , так и недостатки. Например, у арсенида галлия (GaAs) подвижность электронов в шесть раз выше , чем у кремния, что обеспечивает более быструю работу; более широкая запрещенная зона , что позволяет работать силовым устройствам при более высоких температурах и обеспечивает меньший тепловой шум маломощным устройствам при комнатной температуре; его прямая запрещенная зона придает ему более благоприятные оптоэлектронные свойства, чем непрямая запрещенная зона кремния; его можно легировать в тройные и четверичные составы с регулируемой шириной запрещенной зоны, что позволяет излучать свет на выбранных длинах волн, что делает возможным согласование с длинами волн, наиболее эффективно передаваемыми через оптические волокна. GaAs также можно выращивать в полуизолирующей форме, которая подходит в качестве изолирующей подложки, соответствующей решетке, для устройств GaAs. И наоборот, кремний прочен, дешев и прост в обработке, тогда как GaAs хрупок и дорог, а изоляционные слои невозможно создать путем простого выращивания оксидного слоя; Поэтому GaAs используется только там, где кремния недостаточно. [2]

Путем легирования нескольких соединений некоторые полупроводниковые материалы можно регулировать, например, по запрещенной зоне или постоянной решетки . В результате получаются тройные, четверичные и даже пятеричные 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, при котором преобладает непрямая запрещенная зона, что ограничивает диапазон, используемый для оптоэлектроники; например, светодиоды AlGaAs ограничены этим значением до 660 нм. Константы решетки соединений также имеют тенденцию быть разными, а несоответствие решеток подложки, зависящее от соотношения смешивания, вызывает дефекты в количествах, зависящих от величины несоответствия; это влияет на соотношение достижимых излучательных/безызлучательных рекомбинаций и определяет светоотдачу устройства. Четвертичные и более высокие составы позволяют одновременно регулировать ширину запрещенной зоны и постоянную решетки, позволяя повысить эффективность излучения в более широком диапазоне длин волн; например, AlGaInP используется для светодиодов. Материалы, прозрачные для генерируемой длины волны света, являются предпочтительными, поскольку это позволяет более эффективно извлекать фотоны из основной массы материала. То есть в таких прозрачных материалах светопропускание не ограничивается только поверхностью. Показатель преломления также зависит от состава и влияет на эффективность извлечения фотонов из материала. [3]

Виды полупроводниковых материалов

Сложные полупроводники

Сложный полупроводник — это полупроводниковое соединение , состоящее из химических элементов как минимум двух разных видов. Эти полупроводники образуют, например, группы 13–15 таблицы Менделеева (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 индия-галлия (InGaAs)) и четвертичные сплавы (четыре элемента), такие как как сплав фосфида алюминия-галлия-индия (AlInGaP)) и фосфид антимонида арсенида индия (InAsSbP). Свойства полупроводников соединений III-V аналогичны свойствам их аналогов IV группы. Более высокая ионность в этих соединениях, особенно в соединениях II-VI, имеет тенденцию к увеличению фундаментальной запрещенной зоны по сравнению с менее ионными соединениями. [4]

Изготовление

Газофазная эпитаксия металлорганических соединений (MOVPE) — наиболее популярная технология осаждения сложных полупроводниковых тонких пленок для устройств. [ нужна цитация ] Он использует сверхчистые металлоорганические соединения и/или гидриды в качестве исходных материалов-прекурсоров в окружающем газе, таком как водород .

Другие методы выбора включают в себя:

Таблица полупроводниковых материалов

Таблица систем полупроводниковых сплавов

Следующие полупроводниковые системы можно в некоторой степени настраивать и представляют собой не отдельный материал, а класс материалов.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Джонс, ЭД (1991). «Контроль проводимости полупроводников путем легирования». В Миллере, Лос-Анджелес; Маллин, Дж. Б. (ред.). Электронные материалы . Нью-Йорк: Пленум Пресс. стр. 155–171. дои : 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. ^ abcd Джон Дэйкин, Справочник Роберта Г. В. Брауна по оптоэлектронике, Том 1, CRC Press, 2006 ISBN 0-7503-0646-7 стр. 57 
  4. ^ Ю, Питер; Кардона, Мануэль (2010). Основы полупроводников (4-е изд.). Шпрингер-Верлаг Берлин Гейдельберг. п. 2. Бибкод : 2010fuse.book.....Y. дои : 10.1007/978-3-642-00710-1. ISBN 978-3-642-00709-5.
  5. ^ abcdefghijklmnopqrstu "Архив NSM - Физические свойства полупроводников". www.ioffe.ru . Архивировано из оригинала 28 сентября 2015 г. Проверено 10 июля 2010 г.
  6. ^ abcdefghijklmnopq Сафа О. Касап; Питер Кэппер (2006). Справочник Springer по электронным и фотонным материалам. Спрингер. стр. 54, 327. ISBN. 978-0-387-26059-4.
  7. ^ Исберг, Ян; Хаммерсберг, Йохан; Йоханссон, Эрик; Викстрем, Тобиас; Твитчен, Дэниел Дж.; Уайтхед, Эндрю Дж.; Коу, Стивен Э.; Скарсбрук, Джеффри А. (6 сентября 2002 г.). «Высокая подвижность носителей заряда в монокристаллическом плазменно-осажденном алмазе». Наука . 297 (5587): 1670–1672. Бибкод : 2002Sci...297.1670I. дои : 10.1126/science.1074374. ISSN  0036-8075. PMID  12215638. S2CID  27736134.
  8. ^ Пьер, Вольпе (2010). «Диоды Шоттки с высоким пробивным напряжением, синтезированные на CVD-слое алмаза p-типа». Физический статус Solidi . 207 (9): 2088–2092. Бибкод : 2010PSSAR.207.2088V. дои : 10.1002/pssa.201000055. S2CID  122210971.
  9. ^ Ю. Тао, Дж. М. Босс, Б. А. Мурс, К. Л. Деген (2012). Монокристаллические алмазные наномеханические резонаторы с добротностью более миллиона. arXiv:1212.1347
  10. ^ SH Groves, CR Pidgeon, AW Ewald, RJ Wagner Journal of Physics and Chemistry of Solids, том 31, выпуск 9, сентябрь 1970 г., страницы 2031-2049 (1970). Межзонное магнитоотражение α-Sn.
  11. ^ "Олово, Сн". www.matweb.com .
  12. ^ Абасс, АК; Ахмад, Нью-Хэмпшир (1986). «Косвенное исследование запрещенной зоны ромбических монокристаллов серы». Журнал физики и химии твердого тела . 47 (2): 143. Бибкод : 1986JPCS...47..143A. дои : 10.1016/0022-3697(86)90123-X.
  13. ^ Нильсен, Расмус; Янгман, Томас Х.; Мустафа, Хадил; Левченко, Сергей; Хемпель, Ханнес; Кроветто, Андреа; Олсен, Томас; Хансен, Оле; Чоркендорф, Иб; Анолд, Томас; Весборг, Питер К.К. (2022). «Происхождение фотоэлектрических потерь в селеновых солнечных элементах с напряжением холостого хода, приближающимся к 1 В». Журнал химии материалов А. 10 (45): 24199–24207. дои : 10.1039/D2TA07729A.
  14. ^ Тодоров, Т. (2017). «Ультратонкие солнечные элементы с широкой запрещенной зоной и повышенной эффективностью из старейшего в мире фотоэлектрического материала». Природные коммуникации . 8 (1): 682. Бибкод : 2017NatCo...8..682T. дои : 10.1038/s41467-017-00582-9. ПМК 5613033 . PMID  28947765. S2CID  256640449. 
  15. ^ Нильсен, Расмус; Кроветто, Андреа; Ассар, Алиреза; Хансен, Оле; Чоркендорф, Иб; Весборг, Питер К.К. (12 марта 2024 г.). «Монолитные тандемные селено-кремниевые солнечные элементы». PRX Energy . 3 (1): 013013. arXiv : 2307.05996 . Бибкод : 2024PRXE....3a3013N. doi : 10.1103/PRXEnergy.3.013013.
  16. ^ Раджалакшми, М.; Арора, Ахилеш (2001). «Стабильность моноклинных наночастиц селена». Физика твердого тела . 44 : 109.
  17. ^ Аб Дорф, Ричард (1993). Справочник по электротехнике . ЦРК Пресс. стр. 2235–2236. ISBN 0-8493-0185-8.
  18. ^ аб Эванс, Д.А.; МакГлинн, AG; Таулсон, Б.М.; Ганн, М; Джонс, Д; Дженкинс, Т.Э.; Зима, Р; Пултон, NRJ (2008). «Определение энергии запрещенной оптической зоны кубического и гексагонального нитрида бора с помощью спектроскопии возбуждения люминесценции» (PDF) . Физический журнал: конденсированное вещество . 20 (7): 075233. Бибкод : 2008JPCM...20g5233E. дои : 10.1088/0953-8984/20/7/075233. HDL : 2160/612 . S2CID  52027854.
  19. ^ «Нанотрубка из нитрида бора». www.matweb.com .
  20. ^ abcd Маделунг, О. (2004). Полупроводники: Справочник данных. Биркхойзер. п. 1. ISBN 978-3-540-40488-0.
  21. ^ Клаус Ф. Клингширн (1997). Полупроводниковая оптика. Спрингер. п. 127. ИСБН 978-3-540-61687-0.
  22. ^ «Сульфид свинца (II)» . www.matweb.com .
  23. ^ 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. Бибкод : 2013OptMa..35.1693P. doi :10.1016/j.optmat.2013.04.034.
  24. ^ Бертон, Ли А.; Уиттлс, Томас Дж.; Хесп, Дэвид; Линхарт, Войцех М.; Скелтон, Джонатан М.; Хоу, Бо; Вебстер, Ричард Ф.; О'Дауд, Грэм; Рис, Кристиан; Чернс, Дэвид; Фермин, Дэвид Дж.; Телятина, Тим Д.; Дханак, Вин Р.; Уолш, Арон (2016). «Электронные и оптические свойства монокристалла SnS2: дисульфидный фотокатализатор с высоким содержанием земли». Журнал химии материалов А. 4 (4): 1312–1318. дои : 10.1039/C5TA08214E. hdl : 10044/1/41359 .
  25. ^ Хааке, Г.; Кастельон, Джорджия (1964). «Приготовление и полупроводниковые свойства Cd3P2». Журнал прикладной физики . 35 (8): 2484–2487. Бибкод : 1964JAP....35.2484H. дои : 10.1063/1.1702886.
  26. ^ аб Борисенко, Сергей; и другие. (2014). «Экспериментальная реализация трехмерного полуметалла Дирака». Письма о физических отзывах . 113 (27603): 027603.arXiv : 1309.7978 . Бибкод : 2014PhRvL.113b7603B. doi : 10.1103/PhysRevLett.113.027603. PMID  25062235. S2CID  19882802.
  27. ^ Кимбалл, Грегори М.; Мюллер, Астрид М.; Льюис, Натан С.; Этуотер, Гарри А. (2009). «Измерения энергетической щели и диффузионной длины Zn3P2 на основе фотолюминесценции» (PDF) . Письма по прикладной физике . 95 (11): 112103. Бибкод : 2009ApPhL..95k2103K. дои : 10.1063/1.3225151. ISSN  0003-6951.
  28. ^ Сырбу, НН; Стамов И.Г.; Морозова, В.И.; Киосев В.К.; Пеев, Л.Г. (1980). «Зонная структура кристаллов Zn 3 P 2 , ZnP 2 и CdP 2 по модулированной по длине волны спектрам фотопроводимости и фотоответа диодов Шоттки». Труды Первого международного симпозиума по физике и химии соединений II-V : 237–242.
  29. ^ Аб Бота, младший; Скривен, Дж.Дж.; Энгельбрехт, JAA; Лейтч, AWR (1999). «Фотолюминесцентные свойства металлоорганического эпитаксиального парофазного Zn3As2». Журнал прикладной физики . 86 (10): 5614–5618. Бибкод : 1999JAP....86.5614B. дои : 10.1063/1.371569.
  30. ^ abc Рахими, Н.; Пакс, РА; МакА. 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.
  31. ^ 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.
  32. ^ О. Маделунг; У. Рёсслер; М. Шульц, ред. (1998). «Зонная структура оксида меди (Cu2O), зонные энергии». Ландольт-Бёрнштейн – Конденсированные вещества группы III. Числовые данные и функциональные связи в науке и технике . Ландольт-Бёрнштейн - Конденсированные вещества III группы. Том. 41C: Элементы без тетраэдрической связи и бинарные соединения I. стр. 1–4. дои : 10.1007/10681727_62. ISBN 978-3-540-64583-2.
  33. ^ Ли, Томас Х. (2004). Планарная микроволновая техника: практическое руководство по теории, измерениям и схемам. Великобритания: Кембриджский университет. Нажимать. п. 300. ИСБН 978-0-521-83526-8.
  34. ^ Шин, С.; Шуга, С.; Танигучи, М.; Фудзисава, М.; Канзаки, Х.; Фухимори, А.; Даймон, Х.; Уэда, Ю.; Косуге, К. (1990). «Вакуумно-ультрафиолетовое отражение и фотоэмиссионное исследование фазовых переходов металл-диэлектрик в VO 2, V 6 O 13 и V 2 O 3». Физический обзор B . 41 (8): 4993–5009. Бибкод : 1990PhRvB..41.4993S. doi : 10.1103/physrevb.41.4993. ПМИД  9994356.
  35. ^ Синха, Сапна (2020). «Атомная структура и динамика дефектов монослойных нанодисков йодида свинца с эпитаксиальным выравниванием на графене». Природные коммуникации . 11 (1): 823. Бибкод : 2020NatCo..11..823S. doi : 10.1038/s41467-020-14481-z. ПМК 7010709 . PMID  32041958. S2CID  256633781. 
  36. ^ Кобаяши, К.; Ямаути, Дж. (1995). «Электронная структура и изображение сканирующей туннельной микроскопии поверхностей дихалькогенида молибдена». Физический обзор B . 51 (23): 17085–17095. Бибкод : 1995PhRvB..5117085K. doi : 10.1103/PhysRevB.51.17085. ПМИД  9978722.
  37. ^ аб Арора, Химани; Эрбе, Артур (2021). «Последние достижения в области контактной, мобильности и инкапсуляции InSe и GaSe». Инфомат . 3 (6): 662–693. дои : 10.1002/inf2.12160 . ISSN  2567-3165.
  38. ^ аб Арора, Химани; Юнг, Ёнхун; Венанци, Томмазо; Ватанабэ, Кендзи; Танигучи, Такаши; Хюбнер, Рене; Шнайдер, Харальд; Хельм, Манфред; Хоун, Джеймс С.; Эрбе, Артур (20 ноября 2019 г.). «Эффективная пассивация гексагональным нитридом бора малослойных InSe и GaSe для улучшения их электронных и оптических свойств». Прикладные материалы и интерфейсы ACS . 11 (46): 43480–43487. дои : 10.1021/acsami.9b13442. hdl : 11573/1555190 . ISSN  1944-8244. PMID  31651146. S2CID  204884014.
  39. ^ abc Арора, Химани (2020). «Перенос заряда в двумерных материалах и их электронные приложения» (PDF) . Докторская диссертация . Проверено 1 июля 2021 г.
  40. ^ Материалы BG Yacobi Semiconductor: введение в основные принципы Springer, 2003, ISBN 0-306-47361-5 
  41. ^ Кумар, Маниш; Шарма, Анжна; Маурья, Индреш Кумар; Тхакур, Альпана; Кумар, Сунил (2019). «Синтез сверхмалых наноструктур оксида железа и легированного оксида железа и их антимикробная активность». Журнал Научного университета Тайба . 13 (1): 280–285. Бибкод : 2019JTUS...13..280K. дои : 10.1080/16583655.2019.1565437 . S2CID  139826266.
  42. ^ Синтез и характеристика наноразмерного полупроводника на основе оксида никеля (NiO) С. Чакрабарти и К. Чаттерджи
  43. ^ Синтез и магнитное поведение нанокристаллитов оксида никеля при комнатной температуре Кванрутхай Вонгсапром * [а] и Санти Мэнсири [б]
  44. ^ Сульфид мышьяка (As2S3)
  45. ^ Температурная зависимость спектроскопических характеристик детекторов рентгеновского и гамма-излучения из бромида таллия
  46. ^ ХОДЫ; Ebooks Corporation (8 октября 2002 г.). Химическое осаждение полупроводниковых пленок из растворов. ЦРК Пресс. стр. 319–. ISBN 978-0-8247-4345-1. Проверено 28 июня 2011 г.
  47. ^ Арумона Эдвард Арумона; Амах АН (2018). «Расчет запрещенной зоны дисульфида железа (II) и теллура с помощью теории функциональной плотности». Передовой журнал последипломных исследований . 3 : 41–46. дои : 10.21467/ajgr.3.1.41-46 .
  48. ^ Прашант К. Сарсват; Майкл Л. Фри (2013). «Усиленный фотоэлектрохимический отклик тонких пленок сульфида меди, сурьмы и цинка на прозрачном проводящем электроде». Международный журнал фотоэнергетики . 2013 : 1–7. дои : 10.1155/2013/154694 .
  49. ^ Ясанта Раджакарунанаяке (1991) Оптические свойства сверхрешеток Si-Ge и сверхрешеток II-VI с широкой запрещенной зоной. Диссертация (доктор философии), Калифорнийский технологический институт
  50. ^ Хусейн, Афтаб М.; Фахад, Хоссейн М.; Сингх, Нирпендра; Севилья, Гало А. Торрес; Швингеншлёгль, Удо; Хусейн, Мухаммед М. (2014). «Олово – маловероятный союзник кремниевых полевых транзисторов?». Физический статус Solidi RRL . 8 (4): 332–335. Бибкод : 2014PSSRR...8..332H. дои : 10.1002/pssr.201308300. S2CID  93729786.
  51. ^ Трухан, В.М.; Изотов А.Д.; Шукая, ТВ (2014). «Соединения и твердые растворы системы Zn-Cd-P-As в полупроводниковой электронике». Неорганические материалы . 50 (9): 868–873. дои : 10.1134/S0020168514090143. S2CID  94409384.
  52. ^ Цисовски, Дж. (1982). «Упорядочение уровней в полупроводниковых соединениях II 3 -V 2 ». Физический статус Solidi B. 111 (1): 289–293. Бибкод : 1982PSSBR.111..289C. дои : 10.1002/pssb.2221110132.
  53. ^ Арушанов, ЕК (1992). «Соединения и сплавы II 3 V 2 ». Прогресс в выращивании кристаллов и характеристике материалов . 25 (3): 131–201. дои : 10.1016/0960-8974(92)90030-T.