半導體材料是一類具有半導體性能,用來制作半導體器件的電子材料。常用的重要半導體的導電機理是通過電子和空穴這兩種載流子來實現的,因此相應的有N型和P型之分。半導體材料通常具有一定的禁帶寬度,其電特性易受外界條件(如光照、溫度等)的影響。不同導電類型的材料是通過摻入特定雜質來制備的。雜質(特別是重金屬快擴散雜質和深能級雜質)對材料性能的影響尤大。
因此,半導體材料應具有很高的純度,這就不僅要求用來生產半導體材料的原材料應具有相當高的純度,而且還要求超凈的生產環境,以期將生產過程的雜質污染減至最小。半導體材料大部分都是晶體,半導體器件對于材料的晶體完整性有較高的要求。此外,對于材料的各種電學參數的均勻性也有嚴格的要求。
半導體材料是室溫下導電性介于導電材料和絕緣材料之間的一類功能材料。靠電子和空穴兩種載流子實現導電,室溫時電阻率一般在10-5~107歐·米之間。通常電阻率隨溫度升高而增大;若摻入活性雜質或用光、射線輻照,可使其電阻率有幾個數量級的變化。
此外,半導體材料的導電性對外界條件(如熱、光、電、磁等因素)的變化非常敏感,據此可以制造各種敏感元件,用于信息轉換。
半導體材料的特性參數有禁帶寬度、電阻率、載流子遷移率、非平衡載流子壽命和位錯密度。禁帶寬度由半導體的電子態、原子組態決定,反映組成這種材料的原子中價電子從束縛狀態激發到自由狀態所需的能量。電阻率、載流子遷移率反映材料的導電能力。
非平衡載流子壽命反映半導體材料在外界作用(如光或電場)下內部載流子由非平衡狀態向平衡狀態過渡的弛豫特性。位錯是晶體中最常見的一類缺陷。位錯密度用來衡量半導體單晶材料晶格完整性的程度,對于非晶態半導體材料,則沒有這一參數。
半導體材料的特性參數不僅能反映半導體材料與其他非半導體材料之間的差別,更重要的是能反映各種半導體材料之間甚至同一種材料在不同情況下,其特性的量值差別。
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