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《半導(dǎo)體材料應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在應(yīng)用文檔-天天文庫。
1、....頁眉半導(dǎo)體材料的應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀摘要：超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想。本文將講述半導(dǎo)體的特征及地位和作用，國內(nèi)外產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀和進(jìn)展情況等。關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體材料，電阻率，多晶硅，單晶硅，砷化鎵，氮化鎵1半導(dǎo)體材料的應(yīng)用1.1半導(dǎo)體材料的特征：半導(dǎo)體材料是指電阻率在107Ω?cm~10-3Ω?cm，界于金屬和絕緣體之間的材料。半導(dǎo)體材料雖然種類繁多但有一些固有的特性，稱為半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)。這些特性參數(shù)不僅能反映半導(dǎo)體材料與其他非半導(dǎo)體材料之間的差別，而且更重要的是能反映各種半導(dǎo)體材料之間甚至同一種材料在不同情況下特性上的量的差別。
2、常用的半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)有：禁帶寬度、電阻率、載流子遷移率(載流子即半導(dǎo)體中參加導(dǎo)電的電子和空穴)、非平衡載流子壽命、位錯(cuò)密度。禁帶寬度由半導(dǎo)體的電子態(tài)、原子組態(tài)決定，反映組成這種材料的原子中價(jià)電子從束縛狀態(tài)激發(fā)到自由狀態(tài)所需的能量。電阻率、載流子遷移率反映材料的導(dǎo)電能力。非平衡載流子壽命反映半導(dǎo)體材料在外界作用（如光或電場）下內(nèi)部的載流子由非平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)過渡的弛豫特性。位錯(cuò)是晶體中最常見的一類晶體缺陷。位錯(cuò)密度可以用來衡量半導(dǎo)體單晶材料晶格完整性的程度。當(dāng)然，對于非晶態(tài)半導(dǎo)體是沒有這一反映晶格完整性的特性參數(shù)的。....頁腳.....頁眉半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)對于材
3、料應(yīng)用甚為重要。因?yàn)椴煌奶匦詻Q定不同的用途。晶體管對材料特性的要求：根據(jù)晶體管的工作原理，要求材料有較大的非平衡載流子壽命和載流子遷移率。用載流子遷移率大的材料制成的晶體管可以工作于更高的頻率（有較好的頻率響應(yīng)）。晶體缺陷會影響晶體管的特性甚至使其失效。晶體管的工作溫度高溫限決定于禁帶寬度的大小。禁帶寬度越大，晶體管正常工作的高溫限也越高。光電器件對材料特性的要求：利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)（光照后增加的電導(dǎo)）性能的輻射探測器所適用的輻射頻率范圍與材料的禁帶寬度有關(guān)。材料的非平衡載流子壽命越大，則探測器的靈敏度越高，而從光作用于探測器到產(chǎn)生響應(yīng)所需的時(shí)間(即探測器的弛豫時(shí)間)也越
4、長。因此，高的靈敏度和短的弛豫時(shí)間二者難于兼顧。對于太陽電池來說，為了得到高的轉(zhuǎn)換效率，要求材料有大的非平衡載流子壽命和適中的禁帶寬度(禁帶寬度于1.1至1.6電子伏之間最合適)。晶體缺陷會使半導(dǎo)體發(fā)光二極管、半導(dǎo)體激光二極管的發(fā)光效率大為降低。溫差電器件對材料特性的要求：為提高溫差電器件的轉(zhuǎn)換效率首先要使器件兩端的溫差大。當(dāng)?shù)蜏靥幍臏囟龋ㄒ话銥榄h(huán)境溫度）固定時(shí)，溫差決定于高溫處的溫度，即溫差電器件的工作溫度。為了適應(yīng)足夠高的工作溫度就要求材料的禁帶寬度不能太小，其次材料要有大的溫差電動勢率、小的電阻率和小的熱導(dǎo)率。....頁腳.....頁眉1.2半導(dǎo)體材料的地位：上世紀(jì)中
5、葉，單晶硅和半導(dǎo)體晶體管的發(fā)明及其硅集成電路的研制成功，導(dǎo)致了革命；上世紀(jì)70年代初石英光導(dǎo)纖維材料和GaAs激光器的發(fā)明，促進(jìn)了光纖通信技術(shù)迅速發(fā)展并逐步形成了高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，使人類進(jìn)入了信息。超晶格概念的提出及其半導(dǎo)體超晶格、量子阱材料的研制成功，徹底改變了光電器件的設(shè)計(jì)思想，使半導(dǎo)體器件的設(shè)計(jì)與制造從“雜質(zhì)工程”發(fā)展到“能帶工程”。納米技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，將使人類能從原子、分子或納米尺度水平上控制、操縱和制造功能強(qiáng)大的新型器件與電路，必將深刻影響世界的、格局和軍事對抗的形式，徹底改變?nèi)藗兊纳罘绞健?.3半導(dǎo)體的應(yīng)用和發(fā)展：半導(dǎo)體的應(yīng)用十分廣泛，主要是制成有特殊功能的元器
6、件，如晶體管、集成電路、整流器、激光器以及各種光電探測器件、微波器件等。1960年真空三極管的發(fā)明，為上世紀(jì)上半葉無線電和電話的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。1947年，美國貝爾研究所的巴丁、肖克萊、不拉坦研制出第一個(gè)晶體三極管。它的出現(xiàn)成為上世紀(jì)下半葉世界科技發(fā)展的基礎(chǔ)。其功耗極低，而且可靠性高，轉(zhuǎn)換速度快，功能多樣尺寸又小。因而成為當(dāng)時(shí)出現(xiàn)的數(shù)字計(jì)算機(jī)的理想器件，并很快在無線電技術(shù)和軍事上或得廣泛的應(yīng)用，由于研制晶體管，他們?nèi)双@得1956年諾貝爾物理學(xué)獎。....頁腳.....頁眉半導(dǎo)體材料在目前的電子工業(yè)和微電子工業(yè)中主要用來制作晶體管、集成電路、固態(tài)激光器等器件。我們現(xiàn)在常見的
7、晶體管有兩種，即雙極型晶體管和場效應(yīng)晶體管，它們都是電子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵器件，前者是計(jì)算機(jī)中央處理裝置（即對數(shù)據(jù)進(jìn)行操作部分）的基本單元，后者是計(jì)算機(jī)存儲的基本單元。兩種晶體管的性能在很大程度上均依賴于原始硅晶體的質(zhì)量。砷化鎵單晶體材料是繼鍺、硅之后發(fā)展起來的新一代半導(dǎo)體材料。它具有遷移率高、禁帶寬度大的優(yōu)勢。它是目前最重要、最成熟的化合物半導(dǎo)體材料，主要用于光電子和微電技術(shù)領(lǐng)域。電子技術(shù)最初的應(yīng)用領(lǐng)域主要是無線電通訊、廣播、電視的發(fā)射和接收。雷達(dá)作為一種探測敵方飛行器的裝置在第二次世界大戰(zhàn)中大顯身手，成為現(xiàn)代電子技術(shù)
