[科普中国]-化合物半导体材料

化合物半导体材料是由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质的称为化合物半导体材料。

简介由两种或两种以上元素以确定的原子配比形成的化合物，并具有确定的禁带宽度和能带结构等半导体性质的称为化合物半导体材料1。

分类化合物半导体材料种类繁多，性质各异，如Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体及其固溶体材料，Ⅳ-Ⅳ族化合物半导体(SiC)和氧化物半导体(Cu2O)等。它们中有宽禁带材料，也有高电子迁移率材料；有直接带隙材料，也有间接带隙材料。因此化合物半导体材料比起元素半导体来，有更广泛的用途。

性质多数化合物半导体都含有一个或一个以上挥发性组元，在熔点时挥发性组元会从熔体中全部分解出来。因此化合物半导体材料的合成、提纯和单晶制备技术比较复杂和困难。维持熔体的化学计量比，是化合物半导体材料制备的一个重要条件2。

制备通常采用水平布里奇曼法(HB)、液封直拉法(LEC)、高压液封直拉法(HPLEC)、垂直梯度凝固法(VGF)制备化合物半导体单晶，用液相处延(LPE)、气相处延(VPE)、分子束外延(MBE)、金属有机物化学气相沉积法(MOCVD)等制备它们的薄膜和超薄层微结构化合物材料。

材料优势化合物半导体集成电路的主要特征是超高速、低功耗、多功能、抗辐射。以GaAs为例，通过比较可得：

1.化合物半导体材料具有很高的电子迁移率和电子漂移速度，因此，可以做到更高的工作频率和更快的工作速度。

2.肖特基势垒特性优越，容易实现良好的栅控特性的MES结构。

3.本征电阻率高，为半绝缘衬底。电路工艺中便于实现自隔离，工艺简化，适合于微波电路和毫米波集成电路。

4.禁带宽度大，可以在Si器件难以工作的高温领域工。

应用化合物半导体材料已广泛应用：在军事方面可用于智能化武器、航天航空雷达等方面，另外还可用于手机、光纤通信、照明、大型工作站、直播通信卫星等商用民用领域3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学