第二章 半导体材料
半导体材料
? 目前用于制造半导体器件的材料有,
元素半导体（ Si Ge）
化合物半导体（ GaAs InSb）
? 本征半导体,不含任何杂质的纯净半导体,
其纯度在 99.999999%（ 8~10个 9） 。
? 掺杂半导体,半导体材料对杂质的敏感性非常
强, 例如在 Si中掺入千万分之一的磷 ( P )或者
硼 （ B）, 就会使电阻率降低 20万倍 。
硅的电阻率与掺
杂（载流子）浓
度的关系
电子和空传导穴
用砷来做 N型掺杂的硅 用硼来做 P型掺杂的硅
多出的电子
空穴
N型半导体中的电子传导 P半导体中的空穴传导
电子方向 空穴方向
t
t
t
t
掺杂半导体的特性
N 型 P 型
1, 电导 电子 空穴
2, 性极 负 正
3, 杂术语掺
4, 硅中掺杂在
授主 受主
砷、磷、锑 硼
? 化合物半导体
化合物半导体由元素周期表中的第 Ⅱ 族, 第 Ⅲ
族, 第 Ⅳ 族, 第 Ⅵ 族形成 。 其中用的最多的是
砷化镓 （ GaAs）, 磷砷化镓 （ GaAsP） 等 。 主
要用来制作 发光二极管 和 微波器件 。
? 化合物半导体的特点,
1,载流子的迁移率比硅高, 这种特性使得在通
信系统中比 Si器件更快的响应高频微波并有效
地把它们转变为电流 。
2、抗辐射能力强。
3,制造成本较 Si大, 而且没有天然的氧化物 。
? 对材料的要求,
由于诸如材料的结构, 获得的方法及各自的
作用, 加上杂质, 缺陷对器件性能的影响, 对
他们的要求也不尽相同, 对常用的 Si,Ge、
GaAs其选用的指标主要有,
1,导电类型 （ P型或 N型 ）
2,电阻率
3,少子寿命
4,晶格的完整性 （ 晶体缺陷要求少于一定数
量 ）
5,纯度高 （ 对要求以外的其它杂质越少越好 ）
6,晶向 （ 因为晶体的各向异性, 所以不同的器
件要求的晶向不同 ）