半導(dǎo)體材料

半導(dǎo)體材料是一種能夠在溫度、光照、電場等條件改變下修改其電子傳導(dǎo)特性的材料。它既不同于導(dǎo)體，因?yàn)閷?dǎo)體在任何情況下都是極好的導(dǎo)體，也不同于絕緣體，因?yàn)樵诮^緣體中電子無法穿過。

1.半導(dǎo)體材料是什么

半導(dǎo)體材料根據(jù)約德堡效應(yīng)(也稱隧道效應(yīng))能區(qū)劃分為導(dǎo)帶和價(jià)帶。當(dāng)電子位于導(dǎo)帶時(shí)，則可以自由地移動(dòng)；相對地，當(dāng)電子位于價(jià)帶時(shí)則不能移動(dòng)。當(dāng)物質(zhì)處于“非常接近”平衡狀態(tài)時(shí)，則存在能夠進(jìn)入導(dǎo)帶的電子，并且存在能夠回到價(jià)帶的缺陷或空缺。

2.半導(dǎo)體材料分類

半導(dǎo)體材料基于材料組成和摻雜類型的不同通常分為以下幾類:

• P型半導(dǎo)體：以元素硼 (B)、鋁 (Al)、鎵 (Ga)、銦 (In) 等作為摻雜原子，使得材料中產(chǎn)生少量的自由電子缺陷，從而形成與自由電子運(yùn)動(dòng)相反的空穴，具有一定的正電荷。
• N型半導(dǎo)體：以元素磷 (P)、砷 (As)、氮 (N) 等作為摻雜原子，使得材料中存在大量的自由電子，從而極化其它價(jià)帶的原子核從而形成負(fù)電荷。
• 不摻雜半導(dǎo)體：不含有少量外部故意加入的摻雜原子（如硅Si或鍺Ge），不易于被供電激發(fā)。

3.半導(dǎo)體材料特性

半導(dǎo)體材料的特性如下：

• 半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電能力介于絕緣體和導(dǎo)體之間，其電導(dǎo)率介于1/kΩ·cm和1/MΩ·cm之間。（k: 千(MSE)；M: 兆(MHz)
• 材料內(nèi)部會產(chǎn)生固有電場，并通過該電場影響機(jī)制缺陷的擴(kuò)散行為。
• 盡管它們通常是可熔合的晶體，但保持了相當(dāng)高的硬度和剛性，這種性質(zhì)使半導(dǎo)體非常適合制造控制電路。
• 由于能帶的特殊結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體材料也能夠?qū)⒐馕詹a(chǎn)生電子和空穴對。

4.半導(dǎo)體材料的應(yīng)用

由于半導(dǎo)體材料具有一系列獨(dú)特的電、光學(xué)特性，使其在電路、光電器件、信息存儲、太陽電池、半導(dǎo)體激光器等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。