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半导体材料的特性1

文章出处:未知 人气:发表时间:2021-09-06 12:03

半导体材料是一类具有半导体性能,用来制作半导体器件的电子材料。常用的重要半导体的导电机理是通过电子和空穴这两种载流子来实现的,因此相应的有N型和P型之分。半导体材料通常具有一定的禁带宽度,其电特性易受外界条件(如光照、温度等)的影响。不同导电类型的材料是通过掺入特定杂质来制备的。杂质(特别是重金属快扩散杂质和深能级杂质)对材料性能的影响尤大。

因此,半导体材料应具有很高的纯度,这就不仅要求用来生产半导体材料的原材料应具有相当高的纯度,而且还要求超净的生产环境,以期将生产过程的杂质污染减至最小。半导体材料大部分都是晶体,半导体器件对于材料的晶体完整性有较高的要求。此外,对于材料的各种电学参数的均匀性也有严格的要求。

半导体材料是室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电,室温时电阻率一般在10-5~107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大;若掺入活性杂质或用光、射线辐照,可使其电阻率有几个数量级的变化。

 

此外,半导体材料的导电性对外界条件(如热、光、电、磁等因素)的变化非常敏感,据此可以制造各种敏感元件,用于信息转换。

半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。

非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场)下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度,对于非晶态半导体材料,则没有这一参数。

半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别,更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下,其特性的量值差别。