跳转到内容

半导体材料

本页使用了标题或全文手工转换
维基百科，自由的百科全书
（重定向自半导体材料列表）
此條目介紹的是半導體在材料科學和半導體產業方面的發展、分類。关于半導體的物理原理，请见「半導體」。

半导体材料是一类固体材料，其導電性介于导体和绝缘体之间，屬於半導體。

发展

[编辑]
  • 1833年，英國的法拉第發現硫化銀是半導體材料，因為它的電阻隨著溫度上升而降低。
  • 1874年，德國的布勞恩注意到硫化物的電導率與所加電壓的方向有關，這就是半導體的整流作用。
  • 1947年12月23日，巴丁与布拉坦進一步使用點接觸電晶體製作出一個語音放大器，電晶體正式發明。
  • 1958年9月12日，美國的基尔比，細心地切了一塊鍺作為電阻，再用一塊pn接面做為電容，製造出一個震盪器電路。

分类

[编辑]

以原料分为：

列表

[编辑]
半導體材料列表
族 元素 化學式 能隙 (eV) 直接帶隙和間接帶隙
IV 1 硅 Si 1.12[1][2] 間接带隙
IV 1 Germanium Ge 0.67[1][2] 間接帶隙
IV 1 Material properties of diamond（英语：Material properties of diamond） C 5.47[1][2] 間接帶隙
IV 1 锡, α-Sn Sn 0[3][4] 半金属 (能带理论)
IV 2 碳化硅, 3C-SiC SiC 2.3[1] 間接帶隙
IV 2 碳化硅, 4H-SiC SiC 3.3[1] 間接帶隙
IV 2 碳化硅, 6H-SiC（英语：6H-SiC） SiC 3.0[1] 間接帶隙
VI 1 硫, 硫的同素异形体 S8 2.6[5]
VI 1 硒 Se 1.83 - 2.0[6] 間接帶隙
VI 1 硒 Se 2.05 間接帶隙
VI 1 碲 Te 0.33[7]
III-V 2 氮化硼, cubic BN 6.36[8] 間接帶隙
III-V 2 氮化硼, hexagonal BN 5.96[8] quasi-direct
III-V 2 氮化硼 BN 5.5[9]
III-V 2 磷化硼 BP 2.1[10] 間接帶隙
III-V 2 砷化硼 BAs 1.82 直接帶隙
III-V 2 砷化硼 B12As2 3.47 間接帶隙
III-V 2 氮化鋁 AlN 6.28[1] 直接帶隙
III-V 2 磷化铝 AlP 2.45[2] 間接帶隙
III-V 2 砷化铝 AlAs 2.16[2] 間接帶隙
III-V 2 锑化铝 AlSb 1.6/2.2[2] 直接帶隙/direct
III-V 2 氮化鎵 GaN 3.44[1][2] 直接帶隙
III-V 2 磷化鎵 GaP 2.26[1][2] 間接帶隙
III-V 2 Gallium arsenide（英语：Gallium arsenide） GaAs 1.42[1][2] 直接帶隙
III-V 2 銻化鎵 GaSb 0.73[1][2] 直接帶隙
III-V 2 氮化銦 InN 0.7[1] 直接帶隙
III-V 2 磷化銦 InP 1.35[1] 直接帶隙
III-V 2 砷化铟 InAs 0.36[1] 直接帶隙
III-V 2 锑化铟 InSb 0.17[1] 直接帶隙
II-VI 2 硒化镉 CdSe 1.74[2] 直接帶隙
II-VI 2 硫化镉 CdS 2.42[2] 直接帶隙
II-VI 2 碲化镉 CdTe 1.49[2] 直接帶隙
II-VI 2 氧化鋅 ZnO 3.37[2] 直接帶隙
II-VI 2 硒化锌 ZnSe 2.7[2] 直接帶隙
II-VI 2 硫化锌 ZnS 3.54/3.91[2] 直接帶隙
II-VI 2 碲化锌 ZnTe 2.3[2] 直接帶隙
I-VII 2 氯化亚铜 CuCl 3.4[11] 直接帶隙
I-VI 2 Copper sulfide（英语：Copper sulfide） Cu2S 1.2[10] 間接帶隙
IV-VI 2 硒化铅 PbSe 0.26[7] 直接帶隙
IV-VI 2 硫化铅 PbS 0.37[12]
IV-VI 2 碲化铅 PbTe 0.32[1]
IV-VI 2 硫化亚锡 SnS 1.3/1.0[13] 直接帶隙/間接帶隙
IV-VI 2 二硫化锡 SnS2 2.2[14]
IV-VI 2 碲化亚锡 SnTe 0.18
IV-VI 3 Lead tin telluride（英语：Lead tin telluride） Pb1−xSnxTe 0-0.29
V-VI 2 碲化鉍 Bi2Te3 0.13[1]
II-V 2 磷化镉 Cd3P2 0.5[15]
II-V 2 砷化鎘 Cd3As2 0
II-V 2 磷化锌 Zn3P2 1.5[16] 直接帶隙
II-V 2 二磷化锌 ZnP2 2.1[17]
II-V 2 砷化锌 Zn3As2 1.0[18]
II-V 2 锑化锌 Zn3Sb2
氧 2 二氧化鈦, 锐钛矿 TiO2 3.20[19] 間接帶隙
氧 2 二氧化鈦, 金红石 TiO2 3.0[19] 直接帶隙
氧 2 二氧化鈦, 板鈦礦 TiO2 3.26[19]
氧 2 氧化亚铜 Cu2O 2.17[20]
氧 2 氧化铜 CuO 1.2
氧 2 二氧化鈾 UO2 1.3
氧 2 二氧化锡 SnO2 3.7
氧 3 钛酸钡 BaTiO3 3
氧 3 钛酸锶 SrTiO3 3.3
氧 3 铌酸锂 LiNbO3 4
V-VI 2 monoclinic 二氧化钒 VO2 0.7[21] 光學帶隙
2 碘化鉛 PbI2 2.4[22]
2 二硫化钼 MoS2 1.23 eV (2H)[23] 間接帶隙
2 Gallium(II) selenide（英语：Gallium(II) selenide） GaSe 2.1 間接帶隙
2 硒化铟 InSe 1.26-2.35 eV[24] 直接帶隙 (2D間接帶隙)
2 硫化亚锡 SnS >1.5 eV 直接帶隙
2 硫化铋 Bi2S3 1.3[1]
Magnetic, diluted (DMS)[25] 3 Gallium manganese arsenide（英语：Gallium manganese arsenide） GaMnAs
Magnetic, diluted (DMS) 3 Lead manganese telluride PbMnTe
4 Lanthanum calcium manganate La0.7Ca0.3MnO3
2 氧化亚铁 FeO 2.2 [26]
2 一氧化镍 NiO 3.6–4.0 直接帶隙[27][28]
2 Europium(II) oxide（英语：Europium(II) oxide） EuO
2 硫化亚铕 EuS
2 溴化铬 CrBr3
其它 3 Copper indium selenide（英语：Copper indium selenide）, CIS CuInSe2 1 直接帶隙
其它 3 Silver gallium sulfide AgGaS2
其它 3 Zinc silicon phosphide ZnSiP2 2.0[10]
其它 2 三硫化二砷 雌黃 As2S3 2.7[29] 直接帶隙
其它 2 硫化砷 雄黄 As4S4
其它 2 Platinum silicide（英语：Platinum silicide） PtSi
其它 2 碘化铋 BiI3
其它 2 碘化汞 HgI2
其它 2 溴化亚铊 TlBr 2.68[30]
其它 2 硫化银 Ag2S 0.9[31]
其它 2 Iron disulfide（英语：Iron disulfide） FeS2 0.95[32]
其它 4 Copper zinc tin sulfide（英语：Copper zinc tin sulfide）, CZTS Cu2ZnSnS4 1.49 直接帶隙
其它 4 Copper zinc antimony sulfide（英语：Copper zinc antimony sulfide）, CZAS Cu1.18Zn0.40Sb1.90S7.2 2.2[33] 直接帶隙
其它 3 Copper tin sulfide, CTS Cu2SnS3 0.91[10] 直接帶隙

合金表

[编辑]
半導體材料合金列表
族 元素 材料 化學式 能隙 (eV) 直接帶隙和間接帶隙
下 上
IV-VI 3 Lead tin telluride（英语：Lead tin telluride） Pb1−xSnxTe 0 0.29
IV 2 矽鍺 Si1−xGex 0.67 1.11[1] 直接帶隙/間接帶隙
IV 2 Silicon-tin（英语：Silicon-tin） Si1−xSnx 1.0 1.11 間接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium arsenide（英语：Aluminium gallium arsenide） AlxGa1−xAs 1.42 2.16[1] 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Indium gallium arsenide（英语：Indium gallium arsenide） InxGa1−xAs 0.36 1.43 直接帶隙
III-V 3 磷化銦鎵 InxGa1−xP 1.35 2.26 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium indium arsenide（英语：Aluminium indium arsenide） AlxIn1−xAs 0.36 2.16 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium antimonide（英语：Aluminium gallium antimonide） AlxGa1−xSb 0.7 1.61 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium indium antimonide（英语：Aluminium indium antimonide） AlxIn1−xSb 0.17 1.61 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Gallium arsenide nitride GaAsN
III-V 3 Gallium arsenide phosphide（英语：Gallium arsenide phosphide） GaAsP 1.43 2.26 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium arsenide antimonide（英语：Aluminium arsenide antimonide） AlAsSb 1.61 2.16 間接帶隙
III-V 3 Gallium arsenide antimonide（英语：Gallium arsenide antimonide） GaAsSb 0.7 1.42[1] 直接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium nitride（英语：Aluminium gallium nitride） AlGaN 3.44 6.28 直接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium phosphide（英语：Aluminium gallium phosphide） AlGaP 2.26 2.45 間接帶隙
III-V 3 Indium gallium nitride（英语：Indium gallium nitride） InGaN 2 3.4 直接帶隙
III-V 3 Indium arsenide antimonide（英语：Indium arsenide antimonide） InAsSb 0.17 0.36 直接帶隙
III-V 3 Indium gallium antimonide（英语：Indium gallium antimonide） InGaSb 0.17 0.7 直接帶隙
III-V 4 Aluminium gallium indium phosphide（英语：Aluminium gallium indium phosphide） AlGaInP 直接帶隙/間接帶隙
III-V 4 Aluminium gallium arsenide phosphide AlGaAsP
III-V 4 Indium gallium arsenide phosphide（英语：Indium gallium arsenide phosphide） InGaAsP
III-V 4 Indium gallium arsenide antimonide（英语：Indium gallium arsenide antimonide） InGaAsSb
III-V 4 Indium arsenide antimonide phosphide（英语：Indium arsenide antimonide phosphide） InAsSbP
III-V 4 Aluminium indium arsenide phosphide AlInAsP
III-V 4 Aluminium gallium arsenide nitride AlGaAsN
III-V 4 Indium gallium arsenide nitride InGaAsN
III-V 4 Indium aluminium arsenide nitride InAlAsN
III-V 4 Gallium arsenide antimonide nitride GaAsSbN
III-V 5 Gallium indium nitride arsenide antimonide GaInNAsSb
III-V 5 Gallium indium arsenide antimonide phosphide（英语：Gallium indium arsenide antimonide phosphide） GaInAsSbP
II-VI 3 碲化鋅鎘, CZT CdZnTe 1.4 2.2 直接帶隙
II-VI 3 Mercury cadmium telluride（英语：Mercury cadmium telluride） HgCdTe 0 1.5
II-VI 3 Mercury zinc telluride（英语：Mercury zinc telluride） HgZnTe 0 2.25
II-VI 3 Mercury zinc selenide HgZnSe
II-V 4 Zinc cadmium phosphide arsenide（英语：Zinc cadmium phosphide arsenide） (Zn1−xCdx)3(P1−yAsy)2[34] 0[35] 1.5[36]
其它 4 Copper indium gallium selenide（英语：Copper indium gallium selenide）, CIGS Cu(In,Ga)Se2 1 1.7 直接帶隙

參見

[编辑]

參考文獻

[编辑]
  1. ^ 1.00 1.01 1.02 1.03 1.04 1.05 1.06 1.07 1.08 1.09 1.10 1.11 1.12 1.13 1.14 1.15 1.16 1.17 1.18 1.19 1.20 NSM Archive - Physical Properties of Semiconductors. www.ioffe.ru. [2010-07-10]. （原始内容存档于2015-09-28）. 
  2. ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 2.13 2.14 2.15 2.16 Safa O. Kasap; Peter Capper. Springer handbook of electronic and photonic materials. Springer. 2006: 54,327. ISBN 978-0-387-26059-4. 
  3. ^ S.H. Groves, C.R. Pidgeon, A.W. Ewald, R.J. Wagner Journal of Physics and Chemistry of Solids, Volume 31, Issue 9, September 1970, Pages 2031-2049 (1970). Interband magnetoreflection of α-Sn.
  4. ^ Tin, Sn. www.matweb.com. [2024-02-20]. （原始内容存档于2017-12-01）. 
  5. ^ Abass, A. K.; Ahmad, N. H. Indirect band gap investigation of orthorhombic single crystals of sulfur. Journal of Physics and Chemistry of Solids. 1986, 47 (2): 143. Bibcode:1986JPCS...47..143A. doi:10.1016/0022-3697(86)90123-X. 
  6. ^ Todorov, T. Ultrathin high band gap solar cells with improved efficiencies from the world's oldest photovoltaic material. Nature Communications. 2017, 8 (1): 682. Bibcode:2017NatCo...8..682T. PMC 5613033 可免费查阅. PMID 28947765. S2CID 256640449. doi:10.1038/s41467-017-00582-9. 
  7. ^ 7.0 7.1 Dorf, Richard. The Electrical Engineering Handbook. CRC Press. 1993: 2235–2236. ISBN 0-8493-0185-8. 
  8. ^ 8.0 8.1 Evans, D A; McGlynn, A G; Towlson, B M; Gunn, M; Jones, D; Jenkins, T E; Winter, R; Poolton, N R J. Determination of the optical band-gap energy of cubic and hexagonal boron nitride using luminescence excitation spectroscopy (PDF). Journal of Physics: Condensed Matter. 2008, 20 (7): 075233 [2024-02-20]. Bibcode:2008JPCM...20g5233E. S2CID 52027854. doi:10.1088/0953-8984/20/7/075233. hdl:2160/612 可免费查阅. （原始内容存档 (PDF)于2023-05-24）. 
  9. ^ Boron nitride nanotube. www.matweb.com. [2024-02-20]. （原始内容存档于2024-02-20）. 
  10. ^ 10.0 10.1 10.2 10.3 Madelung, O. Semiconductors: Data Handbook. Birkhäuser. 2004: 1 [2024-02-20]. ISBN 978-3-540-40488-0. （原始内容存档于2023-05-16）. 
  11. ^ Claus F. Klingshirn. Semiconductor optics. Springer. 1997: 127. ISBN 978-3-540-61687-0. 
  12. ^ Lead(II) sulfide. www.matweb.com. 
  13. ^ Patel, Malkeshkumar; Indrajit Mukhopadhyay; Abhijit Ray. Annealing influence over structural and optical properties of sprayed SnS thin films. Optical Materials. 26 May 2013, 35 (9): 1693–1699. Bibcode:2013OptMa..35.1693P. doi:10.1016/j.optmat.2013.04.034. 
  14. ^ Burton, Lee A.; Whittles, Thomas J.; Hesp, David; Linhart, Wojciech M.; Skelton, Jonathan M.; Hou, Bo; Webster, Richard F.; O'Dowd, Graeme; Reece, Christian; Cherns, David; Fermin, David J.; Veal, Tim D.; Dhanak, Vin R.; Walsh, Aron. Electronic and optical properties of single crystal SnS2: An earth-abundant disulfide photocatalyst. Journal of Materials Chemistry A. 2016, 4 (4): 1312–1318. doi:10.1039/C5TA08214E. hdl:10044/1/41359 可免费查阅. 
  15. ^ Haacke, G.; Castellion, G. A. Preparation and Semiconducting Properties of Cd3P2. Journal of Applied Physics. 1964, 35 (8): 2484–2487. Bibcode:1964JAP....35.2484H. doi:10.1063/1.1702886. 
  16. ^ Kimball, Gregory M.; Müller, Astrid M.; Lewis, Nathan S.; Atwater, Harry A. Photoluminescence-based measurements of the energy gap and diffusion length of Zn3P2 (PDF). Applied Physics Letters. 2009, 95 (11): 112103 [2024-02-20]. Bibcode:2009ApPhL..95k2103K. ISSN 0003-6951. doi:10.1063/1.3225151. （原始内容存档 (PDF)于2022-11-22）. 
  17. ^ Syrbu, N. N.; Stamov, I. G.; Morozova, V. I.; Kiossev, V. K.; Peev, L. G. Energy band structure of Zn3P2, ZnP2 and CdP2 crystals on wavelength modulated photoconductivity and photoresponnse spectra of Schottky diodes investigation. Proceedings of the First International Symposium on the Physics and Chemistry of II-V Compounds. 1980: 237–242. 
  18. ^ Botha, J. R.; Scriven, G. J.; Engelbrecht, J. A. A.; Leitch, A. W. R. Photoluminescence properties of metalorganic vapor phase epitaxial Zn3As2. Journal of Applied Physics. 1999, 86 (10): 5614–5618. Bibcode:1999JAP....86.5614B. doi:10.1063/1.371569. 
  19. ^ 19.0 19.1 19.2 Rahimi, N.; Pax, R. A.; MacA. Gray, E. Review of functional titanium oxides. I: TiO2 and its modifications. Progress in Solid State Chemistry. 2016, 44 (3): 86–105. doi:10.1016/j.progsolidstchem.2016.07.002. 
  20. ^ O. Madelung; U. Rössler; M. Schulz (编). Cuprous oxide (Cu2O) band structure, band energies. Landolt-Börnstein – Group III Condensed Matter. Numerical Data and Functional Relationships in Science and Technology. Landolt-Börnstein - Group III Condensed Matter. 41C: Non-Tetrahedrally Bonded Elements and Binary Compounds I. 1998: 1–4. ISBN 978-3-540-64583-2. doi:10.1007/10681727_62. 
  21. ^ Shin, S.; Suga, S.; Taniguchi, M.; Fujisawa, M.; Kanzaki, H.; Fujimori, A.; Daimon, H.; Ueda, Y.; Kosuge, K. Vacuum-ultraviolet reflectance and photoemission study of the metal-insulator phase transitions in VO 2, V 6 O 13, and V 2 O 3. Physical Review B. 1990, 41 (8): 4993–5009. Bibcode:1990PhRvB..41.4993S. PMID 9994356. doi:10.1103/physrevb.41.4993. 
  22. ^ Sinha, Sapna. Atomic structure and defect dynamics of monolayer lead iodide nanodisks with epitaxial alignment on graphene. Nature Communications. 2020, 11 (1): 823. Bibcode:2020NatCo..11..823S. PMC 7010709 可免费查阅. PMID 32041958. S2CID 256633781. doi:10.1038/s41467-020-14481-z. 
  23. ^ Kobayashi, K.; Yamauchi, J. Electronic structure and scanning-tunneling-microscopy image of molybdenum dichalcogenide surfaces. Physical Review B. 1995, 51 (23): 17085–17095. Bibcode:1995PhRvB..5117085K. PMID 9978722. doi:10.1103/PhysRevB.51.17085. 
  24. ^ Arora, Himani. Charge transport in two-dimensional materials and their electronic applications (PDF). Doctoral Dissertation. 2020 [July 1, 2021]. （原始内容存档 (PDF)于2024-01-05）. 
  25. ^ B. G. Yacobi Semiconductor materials: an introduction to basic principles （页面存档备份，存于互联网档案馆） Springer, 2003, ISBN 0-306-47361-5
  26. ^ Kumar, Manish; Sharma, Anjna; Maurya, Indresh Kumar; Thakur, Alpana; Kumar, Sunil. Synthesis of ultra small iron oxide and doped iron oxide nanostructures and their antimicrobial activities. Journal of Taibah University for Science. 2019, 13: 280–285 [2024-02-20]. S2CID 139826266. doi:10.1080/16583655.2019.1565437 可免费查阅. （原始内容存档于2023-05-11）. 
  27. ^ Synthesis and Characterization of Nano-Dimensional Nickelous Oxide (NiO) Semiconductor S. Chakrabarty and K. Chatterjee
  28. ^ Synthesis and Room Temperature Magnetic Behavior of Nickel Oxide Nanocrystallites Kwanruthai Wongsaprom*[a] and Santi Maensiri [b]
  29. ^ Arsenic sulfide (As2S3). [2024-02-20]. （原始内容存档于2018-10-07）. 
  30. ^ Temperature Dependence of Spectroscopic Performance of Thallium Bromide X- and Gamma-Ray Detectors. [2024-02-20]. （原始内容存档于2019-06-18）. 
  31. ^ HODES; Ebooks Corporation. Chemical Solution Deposition of Semiconductor Films. CRC Press. 8 October 2002: 319– [28 June 2011]. ISBN 978-0-8247-4345-1. 
  32. ^ Arumona Edward Arumona; Amah A N. Density Functional Theory Calculation of Band Gap of Iron (II) disulfide and Tellurium. Advanced Journal of Graduate Research. 2018, 3: 41–46. doi:10.21467/ajgr.3.1.41-46 可免费查阅. 
  33. ^ Prashant K Sarswat; Michael L Free. Enhanced Photoelectrochemical Response from Copper Antimony Zinc Sulfide Thin Films on Transparent Conducting Electrode. International Journal of Photoenergy. 2013, 2013: 1–7. doi:10.1155/2013/154694 可免费查阅. 
  34. ^ Trukhan, V. M.; Izotov, A. D.; Shoukavaya, T. V. Compounds and solid solutions of the Zn-Cd-P-As system in semiconductor electronics. Inorganic Materials. 2014, 50 (9): 868–873. S2CID 94409384. doi:10.1134/S0020168514090143. 
  35. ^ Borisenko, Sergey; et al. Experimental Realization of a Three-Dimensional Dirac Semimetal. Physical Review Letters. 2014, 113 (27603): 027603. Bibcode:2014PhRvL.113b7603B. PMID 25062235. S2CID 19882802. arXiv:1309.7978 可免费查阅. doi:10.1103/PhysRevLett.113.027603. 
  36. ^ Cisowski, J. Level Ordering in II3-V2 Semiconducting Compounds. Physica Status Solidi B. 1982, 111 (1): 289–293. Bibcode:1982PSSBR.111..289C. doi:10.1002/pssb.2221110132. 
检索自“https://wikicn.playgoteam.workers.dev/w/index.php?title=半导体材料&oldid=83872467”