Полупроводник — материал, электрические свойства которого в сильной степени зависят от концентрации в нём химических примесей и внешних условий (температура, излучение, космические лучи, ультрафиолетовые лучи и пр.).
Полупроводники – вещества, которые по своей удельной проводимости занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками и отличаются от проводников сильной зависимостью удельной проводимости от концентрации примесей, температуры и различных видов излучения. 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.
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 AIIIBV и AIIBVI 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.
Группа |
IIB |
IIIA |
IVA |
VA |
VIA |
||||||||||||||||
Период | |||||||||||||||||||||
2 | 5 |
6 |
7 | ||||||||||||||||||
3 | 13 |
14 |
15 |
16 | |||||||||||||||||
4 | 30 |
31 |
32 |
33 |
34 | ||||||||||||||||
5 | 48 |
49 |
50 |
51 |
52 | ||||||||||||||||
6 | 80 |
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 AIIIBV, 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.
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).
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.
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
См. также[]
- Проводник
- Диэлектрик
- Транзистор
Ссылки[]
- http://www.revveton.com/types.html
- Получение зависимостей Мотта-Шоттки методом потенциодинамической электрохимической импедансной спектроскопии
ar:شبه موصل
az:Yarımkeçiricilər
bg:Полупроводник
ca:Semiconductor
cs:Polovodič
da:Halvleder
de:Halbleiter
el:Ημιαγωγός
en:Semiconductor
eo:Semikonduktaĵo
es:Semiconductor
et:Pooljuht
fa:نیمهرسانا
fi:Puolijohde
fr:Semi-conducteur
he:מוליך למחצה
hr:Poluvodič
hu:Félvezető
id:Semikonduktor
is:Hálfleiðari
it:Semiconduttore
ja:半導体
ko:반도체
lt:Puslaidininkis
lv:Pusvadītājs
nl:Halfgeleider
no:Halvleder
pl:Półprzewodnik
pt:Semicondutor
simple:Semiconductor
sk:Polovodič
sl:Polprevodnik
sr:Полупроводник
sv:Halvledare
ta:குறைமின்கடத்தி
th:สารกึ่งตัวนำ
tr:Yarı iletken
uk:Напівпровідник
vi:Chất bán dẫn
zh:半导体