名字：曹美琴
學號：20113199
1.1引言
導電能力介於導體與絕緣體之間的物質稱為半導體。半導體材料是一類具有半導體效能、可用來製作半導體器件和整合電的電子材料，其電阻率在10（u-3）～10（u-9）歐姆/厘公尺範圍內。半導體材料的電學性質對光、熱、電、磁等外界因素的變化十分敏感，在半導體材料中摻入少量雜質可以控制這類材料的電導率。
正是利用半導體材料的這些性質，才製造出功能多樣的半導體器件。半導體材料是半導體工業的基礎，它的發展對半導體技術的發展有極大的影響。
1.半導體材料的發展歷程
半導體材料從發現到發展，從使用到創新，擁有這一段長久的歷史。宰二十世紀初，就曾出現過點接觸礦石檢波器。2023年，氧化亞銅整流器製造成功並得到廣泛應用，是半導體材料開始受到重視。
2023年鍺點接觸三極體製成，成為半導體的研究成果的重大突破。50年代末，薄膜生長激素的開發和積體電路的發明，是的微電子技術得到進一步發展。60年代，砷化鎵材料製成半導體雷射器，固溶體半導體此阿里奧在紅外線方面的研究發展，半導體材料的應用得到擴充套件。
2023年超晶格概念的提出和超晶格量子阱的研製成功，是的半導體器件的設計與製造從雜誌工程發展到能帶工程，將半導體材料的研究和應用推向了乙個新的領域。90年代以來隨著移動通訊技術的飛速發展，砷化鎵和磷化煙等半導體材料成為焦點，用於製作高速高頻大功率激發光電子器件等；近些年，新型半導體材料的研究得到突破，以氮化鎵為代表的先進半導體材料開始體現出超強優越性，被稱為it產業的新發動機。
2.半導體材料的特性
2.1電阻率
半導體材料是一種具有特殊導電性能的功能材料，其電阻率處於導體電阻率（ 0.00001ω.cm以下）和絕緣體電阻率(10000000000ω.
cm)之間。例如純矽（si）材料的電阻率約為100000ω.cm 。
半導體材料的電阻率對其雜質含量、環境溫度、以及光照、電場、磁場、壓力等外界條件有非常高的靈敏性。
2.2能帶
在孤立原子中的電子分別處在具有一定能量的電子軌道上。而在晶體中，原先在不同孤立原子中但具有相同能級的許多電子形成晶體時，由於量子效應，即 pauli 原理的限制不能有兩個電子處於相同的狀態，它們的能量必定彼此錯開，各自處在乙個能量略有差異的一組子能級上，形成能帶。根據電子的能量分布，在某些能量範圍內是不許有電子存在的稱之為禁帶，即能帶之間的間隙。
由價電子填充的能帶，稱之為價帶或滿帶。價帶以上的能帶基本上是空的，其中最低的允許電子存在的能帶稱為導帶。根據價帶與導帶的分布情況，可以獲得金屬、半導體和絕緣體。
在一般情況下，半導體的導帶底有少量電子，價帶頂有少量空穴，半導體的導電就是依靠導帶底的少量電子或價帶頂的少量空穴。
2.3滿帶電子不導電
當價帶中存在一定的空穴和導帶中存在一定量的電子時，半導體材料才能導電。即，半導體材料的導電行為取決於價帶中的空穴和導帶中的電子。
2.4直接帶隙和間接帶隙
價帶的電子可以通過熱激發或光照等激發到導帶中去。由光照激發價帶的電子到導帶而形成電子 — 空穴對的這個過程稱為本徵光吸收。
在非豎直躍遷過程中，光子主要提供躍遷所需要的能量，而聲子則主要提供所需要的動量。與豎直躍遷相比，非豎直躍遷是乙個二級過程，發生的機率要小得多，我們把導帶底和價帶頂處於k空間不同點的半導體稱為間接帶隙半導體。 （在晶體材料中，聲子的波長一般介於光子與電子波長之間）。
導帶中的電子躍遷到價帶空帶能級而發射光子， 是上述光吸收的逆過程， 稱為電子 —— 空穴對復合發光。
3.半導體材料的種類
半導體材料按化學成分和內部結構，大致可以分以下幾類
3.1元素半導體
有鍺、矽、硒、硼、碲、銻等。50 年代，鍺在半導體中佔主導地位，但鍺半導體器件的耐高溫和抗輻射效能較差，到 60 年代後期逐漸被矽材料取代。用矽製造的半導體器件，耐高溫和抗輻射效能較好，特別適宜製作大功率器件。
因此，矽已成為應用最多的一種增導體材料，目前的積體電路大多數是用矽材料製造的。
3.2化合物半導體
由兩種或兩種以上的元素化合而成的半導體材料。它的種類很多，重要的有砷化鎵、磷化錮、銻化錮、碳化矽、硫化鎘及鎵砷矽等。其中砷化鎵是製造微波器件和整合電的重要材料。
碳化矽由於其抗輻射能力強、耐高溫和化學穩定性好，在航天技術領域有著廣泛的應用。
3.3無定形半導體材料
用作半導體的玻璃是一種非晶體無定形半導體材料，分為氧化物玻璃和非氧化物玻璃兩種。這類材料具有良好的開關和記憶特性和很強的抗輻射能力，主要用來製造閾值開關、記憶開關和固體顯示器件。
3.4有機半導體材料
已知的有機半導體材料有幾十種，包括萘、 蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到應用 。
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