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4.半导体材料发展历程
由于地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物, 例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌 矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。
硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材 料。
★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素， 导电性能具有可控性。
★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。
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整流效应
半导体的主要特征
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光电导效应
半导体的主要特征
在光线作用下，对于半导体材料吸收了入射光子能量， 若光子能 量大于或等于半导体材料的禁带宽度， 就激发出电子-空穴对， 使载流子浓度增加，半导体的导电性增加，阻值减低，这种现象 称为光电导效应。光敏电阻就是基于这种效应的光电器件。
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硅和锗的性质
硅和锗都是具有灰色金属光泽的固体，硬而脆。两者相比， 锗的金属性更显著。锗的室温本征电阻率约为50Ω·cm，而硅的约 为2.3×105Ω·cm，硅在切割时易碎裂。
硅和锗在常温下化学性质是稳定的，但升高温度时，很容易 同氧、氯等多种物质发生化学反应，所以在自然界没有游离状态 的硅和锗存在。
还可按晶态把半导体分为结晶、微晶和非晶半导体。此外，还有按能带结构和 电子跃迁状态将半导体进行分类。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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半导体的分类：
化学成分
半导体
元素半导体
本征半导体 杂质半导体
化合物半导体
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结构与性能
液态半导体
非晶态半导体（主要两类：硫系玻
璃 、四面体键非晶态半导体 ）
……
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光生伏特效应
半导体的主要特征
1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导 体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏 特效应”，简称“光伏效应”。
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3.半导体的导电机理
半导体价带中的电子受激发后从满价带跃到空导带中，跃迁电子 可在导带中自由运动，传导电子的负电荷。 同时，在满价带中留下 空穴，空穴带正电荷，在价带中可按电子运动相反的方向运动而传 导正电荷。因此，半导体的导电来源于电子和空穴的运动，电子和 空穴都是半导体中导电的载流子。激发既可以是热激发，也可以是 非热激发，通过激发，半导体中产生载流子，从而导电。
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半导体材料的主要应用
二极管、三极管等分立器件 集成电路 微波器件 光电器件 红外器件 热电器件 压电器件
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微电子器件
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第一个微处理器（1971）
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光电子器件
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光纤材料
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2.半导体的特性
半导体特性∶掺杂性，热敏性，光敏性，负电阻率温度特性， 整流特性、光生伏特效应等。
元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子 设备开始实现晶体管化。中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度 (99.999999%～99.9999999%) 的锗开始的。
采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高， 而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。
以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件 的迅速发展。
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5.半导体的分类
按成分可将半导体分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体又可分为本征 半导体和杂质半导体。化合物半导体又可分为合金、化合物、陶瓷和有机高分子 四种半导体。
什么是本征半导体、杂质半导体？
七、半导体材料
Semiconductor Materials
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1.半导体材料定义
材料按导电性能分为导体、半导体、绝缘体。 半导体：一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之 间，电阻率约在1mΩ·cm-1GΩ·cm），可用来制作半导体器件和集 成电路的电子材料。
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半导体中价带上的电子借助于热、电、磁等方式激发到导带叫做本征激发。本 征半导体就是指满足本征激发的半导体。利用杂质元素掺入纯元素中，把电子从 杂质能级激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能级上，从而在价带中产生 空穴的激发叫做非本征激发或杂质激发。满足这种激发的半导体就称为杂质半导 体。
按掺杂原子的价电子数半导体可分为施主型和受主型，前者掺杂原子的价电子 多于纯元素的价电子，后者正好相反。
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锗不溶于盐酸或稀硫酸，但能溶于热的浓硫酸、浓硝酸、王 水及HF-HNO3混合酸中。
硅不溶于盐酸、硫酸、硝酸及王水，易被HF-HNO3混合酸所溶 解，因而半导体工业中常用此混合酸作为硅的腐蚀液。硅比锗易 与碱起反应。硅与金属作用能生成多种硅化物，这些硅化物具有 导电性良好、耐高温、抗电迁移等特性，可以用于制备大规模和
超大规模集成电路内部的引线、电阻等。
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（2）化合物半导体：
1）二元化合物半导体 A ⅢA族和ⅤA族元素组成的化合物半导体。即Al(铝)，Ga（镓），In（铟）和 （磷），As（砷），Sb（锑）组成的9种化合物半导体，如AsP ，AlAs ， GaP等。 B ⅡB族和ⅥA族化合物半导体，即Zn ，Hg ，Cd和S ，Se ，Te组成的12种化合 物半导体，如CdS，CdTe等。 C ⅣA族元素之间组成的化合物半导体，如 SiC等。 D ⅣA与ⅥA族化合物半导体，如GeS，GeSe，SnTe等共9种。 E ⅤA和ⅥA族元素组成的化合物半导体，如AsSe3，AsSe3等。 2）多元化合物半导体 A ⅠB-ⅢA－（ⅥA）2 组成的多元化合物半导体，如AgGeTe2等。 B ⅠB-ⅤA—（ⅥA）组成的多元化合物半导体，如AgAsSe2等。 C （ⅠB）2－ⅡB－ⅣA－（ⅥA）4组成的多元化合物半导体，如Cu2CdSnTe4等。
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半导体材料分类
（1）元素半导体 元素半导体大约有十几种处于IIIA族-VIIA族的金属与非金属的交 界处。
C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半 导体与金属两种形态。P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价 值不大。As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。B、C、Te也因制备工艺 上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3 种元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。