氧化物半導體材料

氧化物半導體材料(oxide semiconductor)是由金屬與氧形成的化合物半導體材料。它與元素半導體材料相比，結構上多為離子晶體，禁帶寬度一般都較大，遷移率較小，化學性質也比較複雜，可因化學計量比的微小偏差，在晶體中造成施主和受主，而這種化學計量比的偏差對氣氛和温度是敏感的。

氧化物半導體材料的平衡組成因氧的壓力改變而改變，氧原子濃度決定其導電的類型。由於金屬和氧之間的負電性差別較大，化學鍵離子性成分較強，破壞這樣一個離子鍵要比共價鍵容易，使它含有的點缺陷濃度較大，所以化學計量比偏離對材料的電學性質影響也大。如化學計量比偏離缺氧時(或金屬過剩時)，則此氧化物半導體材料即呈現n型，此時氧空位或間隙金屬離子形成施主能級而提供電子，屬於此類半導體材料的有ZnO、CdO、TiO2、Al2O3、SnO等。例如：ZnO化學計量比偏離缺氧時

與上相反則呈p型半導體，此時金屬空位將形成能級而提供空穴，屬於此類半導體材料的有：Cu2O、NiO、CoO、FeO、Cr2O3。等。例如：NiO化學計量比偏離多氧時

由此可見，氧化物半導體材料的導電類型受周圍氣氛(氧化性氣體或還原性氣體)而明顯改變，利用這種特性使用氧化物半導體材料來製備氣敏半導體器件。

可根據需要用燒結法制成多孔表面積較大的非晶燒結型氧化物半導體，也可將氧化物半導體的微晶粉末混合成稠狀，塗在基板上烘乾後成薄膜狀氧化物半導體。氧化物半導體的單晶體，因氧化物一般熔點較高，易受壓力影響，不易獲得好的單晶。單晶的生長方法，BaO、ZnO、SnO2、CdO、PdO等可由氣相反應中生長或由氧化物直接昇華再結晶而得到，Al2O3、MgO、Ti02、NiO、Fe2O3。等雖能用火焰熔化法制成單晶，但不易獲得高純品。氧化物半導體材料合成後一般不再進行提純，提純過程幾乎都在合成前進行。

種類及應用

重要的氧化物半導體材料有Cu2O、ZnO、SnO2、Fe2O3、TiO2、ZrO2、CoO、WO3、In2O3、Al2O3、Fe3O4等。最常用的氣敏半導體材料有ZnO、CdO、SnO。和Fe2O3等，它們多數呈n型導電，用它們製成的氣敏元件對一些氣體都是很敏感的。其他n型氧化物半導體材料也有類似性質，例如CoO敏感元件，其在一定温度下，氧分壓越大元件的電導率亦愈大，而在相同的氧分壓下，温度愈高，元件的電導率愈大。

Fe3O4、Cr2O3、ZnO、Fe2O3、Al2O3等還都是濕敏半導體，利用其表面吸附水蒸汽時電導率發生明顯變化製成濕敏半導體元件。另外，很多氧化物半導體材料還可做熱敏電阻，ZnO還可用於壓電半導體。