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複合半導體

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化合物半導體複合半導體(英語:compound semiconductor)是一類由化合物構成的半導體材料。化合物半導體中的化合物通常由兩種或更多元素的原子構成。常見的化合物半導體由13至15族元素(三五半導體)構成。可能形成的化合物組合較多,這是因為可以有二元化合物(例如:砷化鎵)和三元化合物(例如:砷化銦鎵)甚至四元化合物(例如:磷化鋁鎵銦AlInGaP合金)。
中文名
複合半導體
外文名
Compound semiconductor
組    成
兩種或是兩種以上的半導體
特    點
極大改善單半導體的性能
所屬分類
半導體

複合半導體氮化鎵

氮化鎵GaN、Gallium nitride)是氮和鎵的化合物,是一種III族和V族的直接能隙(direct bandgap)的半導體,自1990年起常用在發光二極管中。此化合物結構類似纖鋅礦,硬度很高。氮化鎵的能隙很寬,為3.4電子伏特,可以用在高功率、高速的光電元件中,例如氮化鎵可以用在紫光的激光二極管,可以在不使用非線性半導體泵浦固體激光(Diode-pumped solid-state laser)的條件下,產生紫光(405nm)激光。
如同其他III族元素的氮化物,氮化鎵對電離輻射的敏感性較低,這使得它適合用於人造衞星太陽能電池陣列。軍事的和空間的應用也可能受益,因為氮化鎵設備在輻射環境中顯示出穩定性。相比砷化鎵(GaAs) 晶體管,氮化鎵晶體管可以在高得多的温度和電壓工作運行,因此它們是理想的微波頻率的功率放大器 [1] 

複合半導體砷化鎵

砷化鎵化學式GaAs)是鎵和砷兩種元素所合成的化合物,也是重要的IIIA族、VA族化合物半導體材料,用來製作微波集成電路紅外線發光二極管、半導體激光器和太陽電池等元件。
砷化鎵是重要的化合物半導體材料,外觀呈亮灰色,具金屬光澤、性脆而硬。常温下比較穩定。加熱到873K時,外表開始生成氧化物形成氧化膜包腹。常温下,砷化鎵不與鹽酸硫酸氫氟酸等反應,但能與濃硝酸反應,也能與熱的鹽酸和硫酸作用。 [2] 

複合半導體砷化銦

砷化銦是一種無機化合物,化學式InAs,是一種半導體材料。它是灰色的立方晶體,熔點942°C。砷化銦是立方ZnS結構,沒有對稱中心,所以[111]和[
]晶面是不等價的。 [3] 

複合半導體硒化鋅

硒化鋅是一種無機化合物,為黃紅色的晶體,化學式為ZnSe。它是一個本徵半導體能隙2.70eV(25°C)。硒化鋅很少出現在自然界,它出現在方硒鋅礦中。 [4] 

複合半導體硫化鋅

硫化鋅(化學式:ZnS)是鋅的硫化物,為白色至黃色粉末或晶體,難溶於水,主要以閃鋅礦纖鋅礦的形式存在。這兩種結構都為寬禁帶半導體材料,在光電子器件中有廣泛應用。閃鋅礦結構為立方晶系,在300K時的禁帶寬度為3.54eV;纖鋅礦結構為六方晶系,禁帶寬度為3.91eV。純的閃鋅礦型會在1020°C時轉變為纖鋅礦型,但雜質的存在會使温度降低。
硫原子在閃鋅礦中為立方緊密堆積,在纖鋅礦中為六方緊密堆積;兩種情況下,鋅原子都佔一半的四面體空隙。硫化鋅和鹵素反應,生成鹵化鋅和硫或鹵化硫。
硫化鋅主要用作顏料和填料,硫化鋅和硫酸鋇的混合物俗稱鋅鋇白或立德粉,是一種很常用的白色顏料,不過已被鈦白粉所大量取代。硫化鋅也可用作光學材料和熒光粉的發光成分。 [5] 

複合半導體碳化硅

碳化硅(Silicon carbide,化學式SiC)俗稱金剛砂,寶石名稱鑽髓,為相鍵結而成的陶瓷化合物,碳化硅在大自然以莫桑石這種稀罕的礦物的形式存在。自1893年起碳化硅粉末被大量用作磨料。將碳化硅粉末燒結可得到堅硬的陶瓷狀碳化硅顆粒,並可將之用於諸如汽車剎車片、離合器和防彈背心等需要高耐用度的材料中,在諸如發光二極管、早期的無線電探測器之類的電子器件製造中也有使用。如今碳化硅被廣泛用於製造高温、高壓半導體。通過Lely法能生長出大塊的碳化硅單晶。人造莫桑石的寶石就是通過切割由Lely法制備的大塊碳化硅單晶來獲得的。 [6] 
參考資料
  • 1.    T. Harafuji and J. Kawamura. Molecular dynamics simulation for evaluating melting point of wurtzite-type GaN crystal. Appl. Phys. 2004, 96 (5): 2501. doi:10.1063/1.1772878.
  • 2.    Pradyot Patnaik. Handbook of Inorganic Chemicals. McGraw-Hill, 2002, ISBN 0070494398
  • 3.    Lide, David R., Handbook of Chemistry and Physics 87, Boca Raton, FL: CRC Press: 4–61, 1998, ISBN 0-8493-0594-2
  • 4.    CRC Handbook of Chemistry and Physics 97th Edition. 2016-06-24: 4–96. ISBN 1-4987-5428-7 .
  • 5.    Wells A.F. (1984) Structural Inorganic Chemistry 5th edition Oxford Science Publications ISBN 0-19-855370-6
  • 6.    Moissan, Henri. Nouvelles recherches sur la météorité de Cañon Diablo. Comptes rendus. 1904, 139: 773–786.