Химия - Полупроводниковые материалы - Основные электрофизические свойства
28 февраля 2011Оглавление:
1. Полупроводниковые материалы
2. Основные электрофизические свойства
3. Получение
4. Легирование
5. Структурные дефекты
6. Применение
Основные электрофизические свойства важнейших полупроводниковых материалов представлены в табл. 1. Ширина запрещенной зоны DEg является одним из фундаментальных параметров полупроводниковых материалов. Чем больше DEg, тем выше допустимая рабочая температура и тем более сдвинут в коротковолновую область спектра рабочий диапазон приборов, создаваемых на основе соответствующих полупроводниковых материалов. Например, максимальная рабочая температура германиевых приборов не превышает 50-60 °C, для кремниевых приборов она возрастает до 150—170 °C, а для приборов на основе GaAs достигает 250—300 °C; длинноволновая граница собственной фотопроводимости составляет: для InSb 5,4 мкм, InAs 3,2 мкм, Ge 1,8 мкм, Si 1 мкм, GaAs 0,92 мкм. Величина DEg хорошо коррелирует с температурой плавления. Обе эти величины возрастают с ростом энергии связи атомов в кристаллической решётке, поэтому для широкозонных полупроводниковых материалов характерны высокие температуры плавления, что создает большие трудности на пути создания чистых и структурно совершенных монокристаллов таких полупроводниковых материалов. Подвижность носителей тока в значительной мере определяет частотные характеристики полупроводниковых приборов. Для создания приборов сверхвысокочастотного диапазона необходимы полупроводниковые материалы, обладающие высокими значениями m. Аналогичное требование предъявляется и к полупроводниковым материалам, используемым для изготовления фотоприемников. Температура плавления и период кристаллической решётки, а также коэффициент линейного термического расширения играют первостепенную роль при конструировании гетероэпитаксиальных композиций. Для создания совершенных гетероструктур желательно использовать полупроводниковые материалы, обладающие одинаковым типом кристаллической решётки и минимальными различиями в величинах её периода и коэффициентах термического расширения. Плотность полупроводниковых материалов определяет такие важные технические характеристики, как удельный расход материала, масса прибора.
Таблица 1. Основные свойства важнейших полупроводниковых материалов.
Элемент, тип соединения | Наименование материала | Ширина запрещенной зоны, эв | Подвижность носителей заряда, 300 K, см/ | Кристаллическая структура | Постоянная решётки, нм | Температура плавления, °С | Упругость пара при температуре плавления, атм | ||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
при 300 К | при 0 К | электроны | дырки | ||||||
Элемент | С | 5,47 | 5,51 | 2800 | 2100 | алмаз | 3,56679 | 4027 | 10 |
Ge | 0,661 | 0,89 | 3900 | 1900 | типа алмаза | 5,65748 | 937 | ||
Si | 1,12 | 1,16 | 1500 | 600 | типа алмаза | 5,43086 | 1420 | 10 | |
α-Sn | ~0,08 | типа алмаза | 6,4892 | ||||||
IV—IV | α-SiC | 3 | 3,1 | 400 | 50 | типа сфалерита | 4,358 | 3100 | |
III—V | AISb | 1,63 | 1,75 | 200 | 420 | типа сфалерита | 6,1355 | 1050 | <0,02 |
BP | 6 | типа сфалерита | 4,538 | >1300 | >24 | ||||
GaN | 3,39 | 440 | 200 | типа вюртцита | 3,186 5,176 | >1700 | >200 | ||
GaSb | 0,726 | 0,80 | 2500 | 680 | типа сфалерита | 6,0955 | 706 | <4×10 | |
GaAs | 1,424 | 1,52 | 8500 | 400 | типа сфалерита | 5,6534 | 1239 | 1 | |
GaP | 2,27 | 2,40 | 110 | 75 | типа сфалерита | 5,4505 | 1467 | 35 | |
InSb | 0,17 | 0,26 | 78000 | 750 | типа сфалерита | 6,4788 | 525 | <4×10 | |
InAs | 0,354 | 0,46 | 33000 | 460 | типа сфалерита | 6,0585 | 943 | 0,33 | |
InP | 1,34 | 1,34 | 4600 | 150 | типа сфалерита | 5,8688 | 1060 | 25 | |
II—VI | CdS | 2,42 | 2,56 | 300 | 50 | типа вюртцита | 4,16 6,756 | 1750 | |
CdSe | 1,7 | 1,85 | 800 | типа сфалерита | 6,05 | 1258 | |||
ZnO | 3,36 | 200 | кубич. | 4,58 | 1975 | ||||
ZnS | 3,6 | 3,7 | 165 | типа вюртцита | 3,82 6,26 | 1700 | |||
IV—VI | PbS | 0,41 | 0,34 | 600 | 700 | кубич. | 5,935 | 1103 | |
PbTe | 0,32 | 0,24 | 1700 | 840 | кубич. | 6,460 | 917 |
Просмотров: 9233
|