[科普中国]-元素半导体材料

元素半导体材料(elemental semiconductor material)是指由单体元素构成的半导体材料。共有12种元素具有半导体性质，即硅、锗、硼、碲、碘及碳、磷、砷、硫、锑、锡的某种同素异形体。

性质与结构元素半导体材料的主要性质见表1。

元素半导体材料在元素周期表中的位置，说明了半导体材料的性质与物质结构，特别是原子结构的关系，它们都居于周期表的A族。典型的半导体材料居于Ⅳ一A族，它们都具有明显的共价键；都以金刚石型结构结晶；它们的带隙宽度随原子序数的增加而递减，其原因是其键合能随电子层数的增加而减小。V—A族都是某一种同素异形体具有半导体性质，其带隙宽度亦随原子序数的增加而减小1。

半导体材料 导电能力介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电阻率在10（U-3）～10（U-9）欧姆/厘米范围内。半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。正是利用半导体材料的这些性质，才制造出功能多样的半导体器件。 半导体材料是半导体工业的基础，它的发展对半导体技术的发展有极大的影响2。

分类半导体材料按化学成分和内部结构，大致可分为以下几类。

1.元素半导体有锗、硅、硒、硼、碲、锑等。50年代，锗在半导体中占主导地位，但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到60年代后期逐渐被硅材料取代。用硅制造的半导体器件，耐高温和抗辐射性能较好，特别适宜制作大功率器件。因此，硅已成为应用最多的一种增导体材料，集成电路大多数是用硅材料制造的。

2.化合物半导体由两种或两种以上的元素化合而成的半导体材料。它的种类很多，重要的有砷化镓、磷化锢、锑化锢、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。其中砷化镓是制造微波器件和集成电的重要材料。碳化硅由于其抗辐射能力强、耐高温和化学稳定性好，在航天技术领域有着广泛的应用。

3.无定形半导体材料 用作半导体的玻璃是一种非晶体无定形半导体材料，分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃两种。这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力，主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件。

4.有机增导体材料已知的有机半导体材料有几十种，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，尚未得到应用3。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学