非晶態半導體材料

解釋：

非晶態的主要特徵:①它是一種非平衡的亞穩態，其自由能高於同質的晶體;②長程無序和短程有序。短程有序是在近鄰原子間有着與同質晶體類似的結構，但近鄰原子間距及鍵角等與晶體相比稍有不規則的畸變。在重要的非晶態半導體中，原子都是靠共價鍵或帶有極性的共價鍵相結合的。非晶態半導體的能帶中也存在導帶、價帶和禁帶、但與晶態半導體不同 的是，能帶中除了存在擴展態外，還存在由無序引起的帶尾定域態。擴展態與定域態交界處稱為遷移率邊，導帶遷移率邊和價帶遷移率邊之間稱為遷移率帶隙。帶隙中存在着由缺陷和無序引起的隙態。非晶態半導體也由電子和空穴導電，但其導電機制較複雜，除了擴展態電子導電外，還有定域態電子通過與非晶格子相互作用的跳躍式導電。由於非晶態半導體中大量缺陷和隙態的存在，其載流子遷移率很低，在室温下電子的遷移率只有5-10cm2/(V·s)。

人們研究最多的為四面體結構和硫系兩類非晶半導體。 (l)四面體結構非晶態半導體。其中主要的有現族元素非晶態半導體，如非晶硅和非晶鍺(分別表為a-Si和a-Ge)，以及l-V族化合物非晶態半導體，如 a-GaAs，a-Gap，a-Inp，a-Gasb等。這類非晶態 半導體的最近鄰原子配位數主要為4。 (2)硫系非晶態半導體。這類非晶半導體中含有很大比例的硫系元素，如S、SeTe等。它們常常是以玻璃態形式出現，例如S、Se、Te、AsZs3、AsZTe3、As:Se3、SbZS3、Sb:Te3、Sbose3及三元系AsZSe3-AsZTe3 和四元系TeZSe3-ASZTe3等都屬此類，其範圍很廣。除此以外，還發現了多種非晶態半導體，其中重要者，如氧化物非晶態半導體GeOZ、BaO、TiOZ、 SnOZ、Ta:O3等，l族和v族元素非晶態半導體，如a -B、a-As等。在所有非晶態半導體中，氫化非晶硅(a-Si:H)得到最廣泛的研究和應用。在a-Si:H 中，由於H的摻人，使其隙態密度大大下降，從而在其中首先實現了N型和P型摻雜，製得了具有整流特性的PN結，並進而開發了a-Si:H太陽能電池和薄膜場效應晶體管等非晶態半導體器件。非晶態半導體已日益得到廣泛的應用，如顯示、圖像傳感、靜電覆印感光膜、光信息存貯片(光盤)及各種傳感器等。

製備非晶態半導體的主要方法有兩大類:一類是從液態經快淬冷卻製得，製備塊狀硫系非晶半導體多采用這種方法，得到的常是玻璃態;另一類是用真空蒸發、濺射、輝光放電及化學氣相沉積(CVD)等方法，可製得薄膜狀非晶態半導體，製備a-si，a-Ge及其他四度配位化合物非晶態半導體多采用這類方法。