3.2.2. Классификация полупроводниковых материалов

Одна из возможных схем классификации приведена на рис.3.6.

Рис.3.6. Классификация полупроводни­ковых материалов по составу и свой­ствам

Основу современной электроники составляют неорганические крис­таллические полупроводники. Полупроводниковые свойства проявляют 12 химических элементов. Значения ширины запрещенной зоны элемен­тарных полупроводников указаны в табл. 1.

Таблица 3.3

Ширина запрещенной зоны элементарных полупроводников (при 300 К)

Элемент	ΔEg , эВ	Элемент	ΔEg , эВ
Бор	1,1	Мышьяк	1,2
Углерод (алмаз)	5,6	Сурьма	0,12
Кремний	1,12	Сера	2,5
Германий	0,665	Селен	1,8
Олово (α-Sn)	0,08	Теллур	0,36
Фосфор	1,5	Йод	1,25

Из табл.3.3 видно, что полупроводниковыми свойствами обладают и некоторые модификации олова и углерода. Последний существует в двух аллотропных формах — алмаз и графит. Графит по элект­рическим свойствам близок к про­водникам, чис­тые алмазы являются диэлект­риками, а искусственные приобретают свойства по­лупроводников за счет вводимых при­месей.

По совокупности электрофи­зических свойств, отработан­ности технологических процес­сов, количеству и номенклатуре выпускаемых приборов кремний и германий занимают ведущее место среди полупроводниковых мате­риалов.

Весьма обширна группа полупроводниковых неорганических сое­динений (InSb, Bi₂Te₃, ZnSiAs₂, CuAlS₂, CuGe₂P₃ и др.). Кристаллическая структура многих из них характеризуется тетраэдрической координацией атомов, как это имеет место в решетке алмаза. Такие соединения получили название алмазоподобных полупроводников. Среди них наибольший научный и практический интерес представляют бинарные соединения типа Α^IIIΒ^V и A^IIB^VI, которые в настоящее время являются важнейшими материалами полупроводниковой опто­электроники.

Большинство алмазоподобных полупроводников с родственными свойствами образуют между собой изовалентные твердые растворы.

В твердых растворах путем изменения состава можно плавно и в дос­таточно широких пределах управлять важнейшими свойствами полу­проводников, в частности, шириной запрещенной зоны и подвижностью носителей заряда. Это открывает дополнительные возможности для оптимизации параметров полупроводниковых приборов, позволяет до­биться лучшего согласования физических характеристик различных компонентов электронной аппаратуры.

Для изготовления полупроводниковых приборов используют как монокристаллы, так и поликристаллические материалы. Монокристал­лы обладают более совершенным строением. Они наиболее глу­боко изучены, физические явления в них лучше поддаются расчетам, и они обеспечивают большую надежность и идентичность параметров полупроводниковых приборов.

Свойства аморфных, органических и магнитных полупроводников изучены пока недостаточно, хотя практическая значимость этих веществ непрерывно возрастает. В механизме электропроводности аморфных неорганических и кристаллических органических полупроводников выявлен ряд общих особенностей. Интерес к органическим полупровод­никам вызван тем, что в некоторых из них полупроводниковые свойства сочетаются с эластичностью, которая позволяет изготавливать рабочие элементы в виде гибких лент и волокон.