什么叫半导体材料?
最佳答案：
(1)叫半导体
导电性能介于导体与绝缘体之间材料叫做半导体．
例：锗、硅、砷化镓等．
半导体科学技术工农业生产和生活有着广泛应用．（例：
电视、半导体收音机、电子计算机等）原因呢下面介绍
所具有特殊电学性能．
(2)半导体些电学特性
①压敏性：有半导体受压力电阻发生较大变化．
用途：制成压敏元件接入电路测出电流变化确定压力变化．
②热敏性：有半导体受热电阻随温度升高而迅速减小．
用途：制成热敏电阻用来测量小范围内温度变化．
其 他 回 答: (共3条)
1楼
半导体材料
作者:input2004-3-5 11:44:48已读:3037次
（semiconductormaterial）导电能力介于导体与绝缘体之间物质称半导体半导体材料类具有半导体性能、用来制作半导体器件和集成电电子材料其电导率10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内半导体材料电学性质对光、热、电、磁等外界因素变化十分敏感半导体材料掺入少量杂质控制类材料电导率正利用半导体材料些性质才制造出功能多样半导体器件半导体材料半导体工业基础发展对半导体技术发展有极大影响半导体材料按化学成分和内部结构大致分下几类1.元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等50年代锗半导体占主导地位锗半导体器件耐高温和抗辐射性能较差60年代期逐渐被硅材料取代用硅制造半导体器件耐高温和抗辐射性能较好特别适宜制作大功率器件因此硅已成应用多种增导体材料目前集成电路大多数用硅材料制造2.化合物半导体由两种或两种上元素化合而成半导体材料种类多重要有砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等其砷化镓制造微波器件和集成电重要材料碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好航天技术领域有着广泛应用3.无定形半导体材料用作半导体玻璃种非晶体无定形半导体材料分氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种类材料具有良好开关和记忆特性和强抗辐射能力主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件4.有机增导体材料已知有机半导体材料有几十种包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和些芳香族化合物等目前尚未得应用
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非晶态半导体材料主体制成固态电子器件非晶态半导体虽整体上分子排列无序仍具有单晶体微观结构因此具有许多特殊性质1975年英国W.G.斯皮尔辉光放电分解硅烷法制备非晶硅薄膜掺杂成功使非晶硅薄膜电阻率变化10数量级促进非晶态半导体器件开发和应用同单晶材料相比非晶态半导体材料制备工艺简单对衬底结构无特殊要求易于大面积生长掺杂电阻率变化大制成多种器件非晶硅太阳能电池吸收系数大转换效率高面积大已应用计算器、电子表等商品非晶硅薄膜场效应管阵列用作大面积液晶平面显示屏寻址开关利用某些硫系非晶态半导体材料结构转变来记录和存储光电信息器件已应用于计算机或控制系统利用非晶态薄膜电荷存储和光电导特性制成用于静态图像光电转换静电复印机感光体和用于动态图像光电转换电视摄像管靶面
具有半导体性质非晶态材料非晶态半导体半导体重要部分50年代B.T.科洛米耶茨等人开始了对硫系玻璃研究当时少有人注意直1968年S.R.奥弗申斯基关於用硫系薄膜制作开关器件专利发表才引起人们对非晶态半导体兴趣1975年W.E.斯皮尔等人硅烷辉光放电分解制备非晶硅实现了掺杂效应使控制电导和制造PN结成能从而非晶硅材料应用开辟了广阔前景理论方面P.W.安德森和莫脱N.F.建立了非晶态半导体电子理论并因而荣获1977年诺贝尔物理学奖目前无论理论方面还应用方面非晶态半导体研究正快地发展著
分类 目前主要非晶态半导体有两大类
硫系玻璃含硫族元素非晶态半导体例As-Se、As-S通常制备方法熔体冷却或汽相沉积
四面体键非晶态半导体非晶Si、Ge、GaAs等此类材料非晶态能用熔体冷却办法来获得只能用薄膜淀积办法(蒸发、溅射、辉光放电或化学汽相淀积等)只要衬底温度足够低淀积薄膜非晶态结构四面体键非晶态半导体材料性质与制备工艺方法和工艺条件密切相关图1 同方法制备非晶硅光吸收系数 给出了同制备工艺非晶硅光吸收系数谱其a、b制备工艺硅烷辉光放电分解衬底温度分别500K和300Kc制备工艺溅射d制备工艺蒸发非晶硅导电性质和光电导性质也与制备工艺密切相关其实硅烷辉光放电法制备非晶硅含有大量H有时又称非晶硅氢合金；同工艺条件氢含量同直接影响材料性质与此相反硫系玻璃性质与制备方法关系大图2 汽相淀积溅射薄膜和熔体急冷成块体AsSeTe光吸收系数谱 给出了典型实例用熔体冷却和溅射办法制备AsSeTe样品们光吸收系数谱具有相同曲线
非晶态半导体电子结构 非晶态与晶态半导体具有类似基本能带结构也有导带、价带和禁带(见固体能带)材料基本能带结构主要取决於原子附近状况用化学键模型作定性解释四面体键非晶Ge、Si例Ge、Si四价电子经sp杂化近邻原子价电子之间形成共价键其成键态对应於价带；反键态对应於导带无论Ge、Si晶态还非晶态基本结合方式相同只非晶态键角和键长有定程度畸变因而们基本能带结构相类似而非晶态半导体电子态与晶态比较也有著本质区别晶态半导体结构周期有序或者说具有平移对称性电子波函数布洛赫函数波矢与平移对称性相联系量子数非晶态半导体存有周期性 再好量子数晶态半导体电子运动比较自由电子运动平均自由程远大於原子间距；非晶态半导体结构缺陷畸变使得电子平均自由程大大减小当平均自由程接近原子间距数量级时晶态半导体建立起来电子漂移运动概念变得没有意义了非晶态半导体能带边态密度变化像晶态样陡而拖有同程度带尾(图3 非晶态半导体态密度与能量关系 所示)非晶态半导体能带电子态分两类：类称扩展态另类局域态处扩展态每电子整固体所共有固体整尺度内找；外场运动类似於晶体电子；处局域态每电子基本局限某区域状态波函数只能围绕某点大尺度内显著零们需要靠声子协助进行跳跃式导电能带带心部分扩展态带尾部分局域态们之间有分界处图4 非晶态半导体扩展态、局域态和迁移率边 和分界处称迁移率边1960年莫脱首先提出了迁移率边概念把迁移率看成电子态能量函数莫脱认分界处和存有迁移率突变局域态电子跳跃式导电依靠与点阵振动交换能量从局域态跳另局域态因而当温度趋向0K时局域态电子迁移率趋於零扩展态电子导电类似於晶体电子当趋於0K时迁移率趋向有限值莫脱进步认迁移率边对应於电子平均自由程接近於原子间距情况并定义种情况下电导率小金属化电导率而目前围绕著迁移率边和小金属化电导率仍有争论
缺陷 非晶态半导体与晶态相比较其存大量缺陷些缺陷禁带之引入系列局域能级们对非晶态半导体电学和光学性质有著重要影响四面体键非晶态半导体和硫系玻璃两类非晶态半导体缺陷有著显著差别
非晶硅缺陷主要空位、微空洞硅原子外层有四价电子正常情况应与近邻四硅原子形成四共价键存有空位和微空洞使得有些硅原子周围四近邻原子足而产生些悬挂键性悬挂键上有未成键电子悬挂键还有两种能带电状态：释放未成键电子成正电心施主态；接受第二电子成负电心受主态们对应能级禁带之分别称施主和受主能级因受主态表示悬挂键上有两电子占据情况两电子间库仑排斥作用使得受主能级位置高於施主能级称正相关能因此般情况下悬挂键保持只有电子占据性状态实验观察悬挂键上未配对电子自旋共振1975年斯皮尔等人利用硅烷辉光放电方法首先实现非晶硅掺杂效应因用种办法制备非晶硅含有大量氢氢与悬挂键结合大大减少了缺陷态数目些缺陷同时有效复合心了提高非平衡载流子寿命也必须降低缺陷态密度因此控制非晶硅缺陷成目前材料制备关键问题之
硫系玻璃缺陷形式简单悬挂键而换价对初人们发现硫系玻璃与非晶硅同观察缺陷态上电子自旋共振针对表面上反常现象莫脱等人根据安德森负相关能设想提出了MDS模型当缺陷态上占据两电子时会引起点阵畸变若由於畸变降低能量超过电子间库仑排斥作用能则表现出有负相关能意味著受主能级位於施主能级之下用 D、D、D 分别代表缺陷上占有、占有、占有两电子状态负相关能意味著：
2D —→ D+D
放热因而缺陷主要D、D形式存存未配对电子所没有电子自旋共振少人对D、D、D缺陷结构作了分析非晶态硒例硒有六价电子形成两共价键通常呈链状结构另外有两未成键 p电子称孤对电子链端点处相当於有性悬挂键悬挂键能发生畸变与邻近孤对电子成键并放出电子(形成D)放出电子与另悬挂键结合成对孤对电子(形成D)图 5 硫系玻璃换价对 所示因此又称种D、D换价对由於库仑吸引作用使得D、D通常成对地紧密靠起形成紧密换价对硫系玻璃成键方式只要有小变化形成组紧密换价对图6 换价对自增强效应 所示只需小能量有自增强效应因而种缺陷浓度通常高利用换价对模型解释硫属非晶态半导体光致发光光谱、光致电子自旋共振等系列实验现象
应用 非晶态半导体技术领域应用存著大潜力非晶硫早已广泛应用复印技术由S.R.奥夫辛斯基首创 As-Te-Ge-Si系玻璃半导体制作电改写主读存储器已有商品生产利用光脉冲使碲微晶薄膜玻璃化种性质制作光存储器正研制之对於非晶硅应用目前研究多太阳能电池非晶硅比晶体硅制备工艺简单易於做成大面积非晶硅对於太阳光吸收效率高器件只需大约1微米厚薄膜材料因此望做成种廉价太阳能电池现已受能源专家重视近已有人试验把非晶硅场效应晶体管用於液晶显示和集成电路
2楼
导电性能介于导体与绝缘体之间的材料，叫做半导体．
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