¿Qué son los materiales semiconductores? Analizar los tipos y aplicaciones de los materiales semiconductores.
Un semiconductor es un material cuya conductividad se puede controlar y va desde un aislante hasta un conductor. Ya sea desde la perspectiva de la tecnología o del desarrollo económico, la importancia de los semiconductores es enorme. Mucha gente siempre ha tenido preguntas: ¿qué son los materiales semiconductores y cuáles son sus aplicaciones prácticas? Hoy, el editor ha recopilado y compilado cuidadosamente información relevante para responder específicamente a sus preguntas sobre los materiales semiconductores. ¡Echemos un vistazo a continuación!
1. ¿Qué son los materiales semiconductores?
Los materiales semiconductores utilizados habitualmente se dividen en semiconductores elementales y semiconductores compuestos. Los semiconductores elementales son materiales semiconductores fabricados a partir de un solo elemento. Los principales son el silicio, germanio, selenio, etc., siendo el silicio y el germanio los más utilizados. Los semiconductores compuestos se dividen en sistemas binarios, sistemas ternarios, sistemas multicomponentes y semiconductores compuestos orgánicos. Los semiconductores compuestos binarios incluyen el Grupo III-V (como arseniuro de galio, fosfuro de galio, fosfuro de indio, etc.), Grupo II-VI (como sulfuro de cadmio, seleniuro de cadmio, telururo de zinc, sulfuro de zinc, etc.), Grupo IV VI (como sulfuro de plomo, seleniuro de plomo, etc.), compuestos del grupo IV-IV (como carburo de silicio). Los semiconductores compuestos ternarios y de múltiples componentes son principalmente soluciones sólidas ternarias y de múltiples componentes, como la solución sólida de galio, aluminio y arsénico, la solución sólida de galio, germanio, arsénico y fósforo, etc. Los semiconductores compuestos orgánicos incluyen naftaleno, antraceno, poliacrilonitrilo, etc., que aún se encuentran en etapa de investigación.
Además, existen materiales semiconductores amorfos y líquidos. La mayor diferencia entre estos semiconductores y los semiconductores cristalinos es que no tienen una disposición estrictamente periódica de las estructuras cristalinas. La preparación de diferentes dispositivos semiconductores tiene diferentes requisitos morfológicos para los materiales semiconductores, incluido el corte de monocristales, la molienda de obleas, las obleas pulidas, las películas delgadas, etc. Diferentes formas de materiales semiconductores requieren diferentes técnicas de procesamiento. Los procesos de preparación de materiales semiconductores comúnmente utilizados incluyen la purificación, la preparación de monocristales y el crecimiento epitaxial de película delgada.
2. Principales tipos de materiales semiconductores
Los materiales semiconductores se pueden dividir según su composición química, y luego los semiconductores amorfos y líquidos con estructuras y propiedades especiales se clasifican en una categoría separada. Según este método de clasificación, los materiales semiconductores se pueden dividir en semiconductores elementales, semiconductores compuestos inorgánicos, semiconductores compuestos orgánicos y semiconductores amorfos y líquidos.
1. Semiconductores de elementos: hay 11 elementos con materiales semiconductores semiconductores distribuidos en el Grupo IIIA al Grupo VIIA de la tabla periódica de elementos. Estos 11 tipos de elementos semiconductores se encuentran en el cuadro negro de la siguiente tabla. entre los cuales C representa el diamante. C, P y Se tienen dos formas: aislante y semiconductor; B, Si, Ge y Te son semiconductores, Sn y Sb tienen dos formas: semiconductor y metal.
2. Semiconductores compuestos inorgánicos: divididos en sistema binario, sistema ternario, sistema cuaternario, etc. Los sistemas binarios incluyen: ① Grupo IV-IV: las aleaciones de SiC y Ge-Si tienen estructuras de esfalerita.
3. Semiconductores compuestos orgánicos: Existen decenas de semiconductores orgánicos conocidos. Los más conocidos incluyen naftaleno, antraceno, poliacrilonitrilo, ftalocianina y algunos compuestos aromáticos que aún no se han utilizado como semiconductores.
4. Semiconductores amorfos y líquidos: La mayor diferencia entre este tipo de semiconductores y los semiconductores cristalinos es que no tiene una disposición estrictamente periódica de las estructuras cristalinas.
3. Aplicación práctica de materiales semiconductores
La preparación de diferentes dispositivos semiconductores tiene diferentes requisitos morfológicos para los materiales semiconductores, incluido el corte, esmerilado, pulido, películas delgadas, etc. de monocristal. Diferentes formas de materiales semiconductores requieren diferentes técnicas de procesamiento. Los procesos de preparación de materiales semiconductores comúnmente utilizados incluyen la purificación, la preparación de monocristales y el crecimiento epitaxial de película delgada.
Materiales semiconductores Todos los materiales semiconductores requieren purificación de las materias primas, y la pureza requerida es superior a 6 "9", hasta 11 "9" o superior. Los métodos de purificación se dividen en dos categorías: uno es purificar sin cambiar la composición química del material, lo que se llama purificación física, el otro es purificar los elementos en compuestos primero y luego reducir los compuestos purificados en elementos, lo que se llama; purificación física. purificación química. Los métodos de purificación física incluyen la evaporación al vacío, el refinamiento regional, la purificación por extracción de cristales, etc. El método más utilizado es el refinamiento regional. Los principales métodos de purificación química incluyen electrólisis, complejación, extracción, destilación, etc. El método más utilizado es la destilación. Dado que cada método tiene ciertas limitaciones, a menudo se utiliza un proceso que combina varios métodos de purificación para obtener materiales calificados.
La mayoría de dispositivos semiconductores se fabrican sobre una única oblea o una oblea epitaxial basada en una única oblea. Se producen cantidades por lotes de monocristales semiconductores mediante el método de crecimiento en estado fundido.
El método Czochralski es el más utilizado. El 80% de los monocristales de silicio, la mayoría de los monocristales de germanio y los monocristales de antimonuro de indio se producen mediante este método. El diámetro máximo de los monocristales de silicio ha alcanzado los 300 mm. El método de Czochralski de introducir un campo magnético en la masa fundida se llama tracción con magnetrón. Este método ha producido monocristales de silicio con alta uniformidad. La adición de un agente de cobertura líquido a la superficie del crisol se denomina método Czochralski de sellado líquido. Este método se utiliza para extraer monocristales con grandes presiones de descomposición, como el arseniuro de galio, el fosfuro de galio y el fosfuro de indio. La masa fundida en el método de fusión de zona suspendida no entra en contacto con el recipiente y mediante este método se cultivan monocristales de silicio de alta pureza. El método de fusión de zona horizontal se utiliza para producir monocristales de germanio. El método de cristalización orientado horizontalmente se utiliza principalmente para preparar monocristal de arseniuro de galio, mientras que el método de cristalización orientado verticalmente se utiliza para preparar telururo de cadmio y arseniuro de galio. Los monocristales a granel producidos mediante diversos métodos se someten luego a todos o parte de los procesos de orientación del cristal, laminado, fabricación de superficies de referencia, corte, rectificado, biselado, pulido, grabado, limpieza, prueba y envasado para proporcionar las obleas correspondientes.
La información anterior sobre materiales semiconductores que el editor ha compartido con usted hoy analiza principalmente los tipos y aplicaciones de los materiales semiconductores. ¡Espero que le resulte útil si desea saber más! información relevante, ¡continúe siguiendo a Tubatu para aprender sobre decoración!
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