硅、碳化硅、氮化鎵.doc

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1、Si：高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料。單晶硅中摻入微量的第IIIA族元素，形成p型硅半導(dǎo)體；摻入微量的第VA族元素，形成n型半導(dǎo)體。p型半導(dǎo)體和n型半導(dǎo)體結(jié)合在一起形成p-n結(jié)，廣泛應(yīng)用于二極管、三極管、晶閘管、場效應(yīng)管和各種集成電路熔點：1414℃，電導(dǎo)率：硅的電導(dǎo)率與其溫度有很大關(guān)系，隨著溫度升高，電導(dǎo)率增大，在1480℃左右達到最大，而溫度超過1600℃后又隨溫度的升高而減小。集成電路集成度的提高,發(fā)熱問題就更突出,這就要求采用導(dǎo)熱率更高的材料,故最近正在研究SIC等材料。SiC:化學(xué)性能穩(wěn)定、熱膨脹系數(shù)小、耐磨性能好，碳化硅硬度很大、導(dǎo)熱系數(shù)高、高溫時能抗氧化。碳化硅被廣泛用于制造高

2、溫、高壓半導(dǎo)體。熔點：2730°CGaN：它具有寬的直接帶隙、強的原子鍵、高的熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好（幾乎不被任何酸腐蝕）等性質(zhì)和強的抗輻照能。GaN材料系列具有低的熱產(chǎn)生率和高的擊穿電場，是研制高溫大功率電子器件和高頻微波器件的重要材料。熔點：800℃優(yōu)點：禁帶寬度大（3.4eV），熱導(dǎo)率高（1.3W/cm-K），則工作溫度高，擊穿電壓高，抗輻射能力強；導(dǎo)帶底在Γ點，而且與導(dǎo)帶的其他能谷之間能量差大，則不易產(chǎn)生谷間散射，從而能得到很高的強場漂移速度（電子漂移速度不易飽和）；GaN易與AlN、InN等構(gòu)成混晶，能制成各種異質(zhì)結(jié)構(gòu)，已經(jīng)得到了低溫下遷移率達到105cm2/Vs的2-DEG（因為2

3、-DEG面密度較高，有效地屏蔽了光學(xué)聲子散射、電離雜質(zhì)散射和壓電散射等因素）；晶格對稱性比較低（為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)或四方亞穩(wěn)的閃鋅礦結(jié)構(gòu)），具有很強的壓電性（非中心對稱所致）和鐵電性（沿六方c軸自發(fā)極化）缺點：一方面，在理論上由于其能帶結(jié)構(gòu)的關(guān)系，其中載流子的有效質(zhì)量較大，輸運性質(zhì)較差，則低電場遷移率低，高頻性能差。另一方面，現(xiàn)在用異質(zhì)外延（以藍寶石和SiC作為襯底）技術(shù)生長出的GaN單晶，還不太令人滿意。主要問題：因為GaN是寬禁帶半導(dǎo)體，極性太大，則較難以通過高摻雜來獲得較好的金屬-半導(dǎo)體的歐姆接觸，這是GaN器件制造中的一個難題，故GaN器件性能的好壞往往與歐姆接觸的制作結(jié)果有關(guān)。