Простые полупроводникиЭлементарные полупроводники IV группы периодической системы (кремний и германий) являются основными материалами полупроводникового приборостроения; имеют кристаллическую решётку типа алмаза, в которой атомы соединены ковалентной связью. Период решётки у кремния меньше, чем у германия, что определяет более прочную ковалентную связь из-за более сильного перекрытия электронных облаков и, следовательно, большую ширину запрещённой зоны. Это различие обусловило также более высокий верхний предел рабочих температур у кремния (200°С). Кремний и германий в большинстве случаёв применяют в виде монокристаллических слитков и плёночных структур. Кремний. Базовый материал для создания ИМС и дискретных полупроводниковых приборов (диодов, транзисторов и т.д.) при комнатной температуре химически инертен, в расплавленном состоянии ― химически активен. Широкое применение получил после создания метода бестигельной зонной очистки. Кремний наиболее подходящий материал для изготовления фотоэлектрических преобразователей, трансформирующих световую энергию в электрическую. Поликристаллический кремний наряду с монокристаллическим находит применение в производстве ИМС. Плёнки из нелегирированного поликристаллического кремния имеют относительно высокое удельное сопротивление (104÷ 106 Ом·м) из-за рассеяния носителей заряда на границах зёрен. Такие плёнки в сочетании с плёнкой из SiO2 используются в качестве межэлементной электрической изоляции. Для создания токопроводящих и резистивных элементов применяют плёнки из легированного поликристаллического кремния с удельным поверхностным сопротивлением 20÷ 30 Ом. Замена ими плёнок из алюминия позволяет повысить плотность элементов и быстродействие БИС. Маркировка кремния буквенно–цифровая. Первая буква обозначает название материала, вторая ― тип электропроводности, третья ― название легирующего элемента; числитель дроби показывает значение удельного сопротивления (Ом·м), знаменатель диффузную длину неосновных носителей заряда (м). Например, КЭФ 15, 0\0, 3 ― кремний с электронной проводимостью, легированный фосфором, ρ = 15·10-2Ом·м, L = 0, 3·10-3м.
Параметры полупроводников. Таблица 3.1
Достоинства кремния: 1. Чувствительность проводимости к внешним энергетическим воздействиям. 2. Технологичность. 3. Высокая рабочая температура. 4. Доступность сырья. Применение кремния в промышленности: 1. Получение электротехнических сталей легированных кремнием. 2. Получение специальных стёкол. 3. Получение силикатного кирпича. 4. Получение керамики и бетона. Применение кремния в радиолектроннике: 1. Микроэлектроника (диоды, триоды, транзисторы,, тиристоры, ИС и др.). 2. Оптоэлектроника (модуляторы, системы передачи, приёма, переработки информации). 3. Лазерная техника. 4. Атомная техника (счётчики частиц высоких энергий, детокторы излучений). 5. Приборостроение (кварцевые резонаторы, генераторы СВЧ – колебаний). 6. Различные преобразователи и датчики. 7. Материалы с оптическими эффектами.
|
