功能材料概论8(半导体材料)
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在短短20年间，先后出现了上千种化合物半导体材料。
70年代以来，电子技术以前所未有的速度突飞猛进，尤其是微电子 技术的兴起，使人类从工业社会进入信息社会。 微电子技术是电子 器件与设备微型化的技术，一般来说是指半导体技术和集成电路技 术。它集中反映出现代电子技术的发展特点，从而出现了大规模集 成电路和超大规模集成电路。
由于太空中几乎没有重力，在这种特殊的环境中，各种比重不同的物质 可以在一起“和平共处”，几乎没有地面上的对流和沉淀等现象，可以 生长出地面上得不到的结构完整、性能优良的晶体材料。
7.2 半导体材料基本概念和分类
7.2.1 半导体材料基本概念
7.2.2 半导体材料的分类
按功能和应用分为：微电子材料、光电半导体材料、热电半导 体材料、微波半导体材料、敏感半导体材料等；
这就对半导体材料提出了愈来愈高的要求，使半导体材料研究的主 攻目标朝着高纯度，高均匀性、高完整性，大尺寸方向发展。
近年来在国际市场上，半导体材料的高效率，低能耗，低成本的生 产竞争，已愈演愈烈。 与此同时，70年代以来，国际上开始大力发展非晶半导体材料的研 究，以期利用无污染、廉价的太阳能来解决能源危机问题。
室温下GaN禁带宽度为3.4 eV。
在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G，砷化镓为80G） 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于航天、军事和其它高温环 境） 电子漂移饱和速度高、介电常数小、导热性能好 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境） 高压特性（耐冲击，可靠性高） 大功率（制备通讯设备非常需要）
国际上于1941年开始用多晶硅材料制成检波器，可以认为是半导 体材料应用的开始。 1948~1950年用切克劳斯基法成功地拉出了锗单晶，并用它制成了 世界第一个具有放大性能的锗晶体三极管(点接触三极管)。 1951年用四氯化硅还原法制出了多晶硅，第二年用直拉法成功地 拉出世界上第一根硅单晶，同年制出了硅结型晶体管，从而大大 推进了半导体材料的广泛应用和半导体器件的飞速发展。 20世纪60年代初，出现了硅单晶薄层外延技术，特别是硅平面工 艺和平面晶体管的出现，以及相继出现的硅集成电路，对半导体 材料质量提出了更高的要求。这促使硅材料在提纯，拉晶、区熔 等单晶制备方法方面进一步改进和提高，开始向高纯度，高完整 性、高均匀性和大直径方向发展。
1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导 效应，这是半导体又一个特有的性质。
半导体的这四个效应，虽在1880年以前就先后被发现了， 但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首 次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12 月才由贝尔实验室完成。很多人会疑问，为什么半导体 被认可需要这么多年呢？主要原因是当时的材料不纯。 没有好的材料，很多与材料相关的问题就难以说清楚。
发光效率比其它半导体材料要高得多，可以制备发光二极管，光电器件 和半导体激光器等。GaAs在无线通讯方面具有众多优势，GaAs是功率放 大器的主流技术。
砷化镓 硅
最大频率范围
最大操作温度 电子迁移速率 抗辐射性 聚光能 高频下使用 功率耗损 元件大小 材料成本 产品良率
2～300GHz
200oC 高 高 是 杂讯少 小 小 高 低
a. IB-IIIA -(VIA)2组成的多元化合物半导体，如AgGeTe2等。 b. IB-VA-(VIA)2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。
3. 固溶体半导体
固溶体是由二个或多个晶格结构类似的元素化合物相互溶合而成。元 素半导体或化合物半导体相互溶解而成的半导体材料称为固溶体半导 体。它的一个重要特性是禁带宽度（Eg）随固溶度的成分变化，因此 可以利用固溶体得到有多种性质的半导体材料。例如Ge-Si固溶体Eg 的变化范围约在0.7~1.2ev，GaAs-GaP固溶体Eg变化范围约在 1.35~2.25ev。所以可以利用GaAs1-xPx，随x变化而作出能发不同波长 的发光二极管。Sb2Te3-Bi2Te3相Bi2Se3-Bi2Te3是较好的温差电材料。 固溶体半导体用于制备光电子器件、各种波长的激光器、探测器、光 电子集成电路、特种晶体管等 。 又有二元系和三元系之分。如ⅣA-ⅣA组成的Ge-Si固溶体，VA-VA组 成的Bi-Sb二元系固溶体；(ⅢA-VA)-(ⅢA-VA)组成的三元化合物固溶 体，如GaAs-GaP组成的镓砷磷(Ga-As1-xPx)固溶体和(ⅡA-ⅥA)-(ⅡAⅥA)组成的，如HgTe-CdTe两个二元化合物组成的连续固溶体碲镉汞 (Hg1-xCdxTe)等。
GaN的电学特性是影响器件的主要因素。 未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型，最好的样品的电子浓度约 为4×1016/cm2，一般情况下所制备的p型样品，都是高补偿的。 宽带隙化合物半导体材料，有很高的禁带宽度（2～6.2eV)，可以覆 盖红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围 ，是到目前为止其它任何半 导体材料都无法达到的。 主要在蓝光和紫光发射器件上应用。 国内外倍加关注的半导体照明是一种新型的高效、节能和环保光源， 将取代目前使用的大部分传统光源，被称为21世纪照明光源的革命， 而GaN基高效率、高亮度发光二极管的研制是实现半导体照明的核 心技术和基础。
利用非晶硅(a-Si)材料制成了太阳能电池(Solarcell)和其他非晶硅器 件：如存贮器件，传感器件、视频器件、 MOS（金属氧化物半导 体 metal oxide semiconductor）晶体管等器件，都已获得可喜的 进展和成果。 然而，现阶段无论是非晶半导体的理论，还是它在技术领域中的 应用，都只是刚刚被开拓，有的还很不成熟，仍有许多工作尚待 深入，但非晶半导体的前景是很广阔的。 此外，利用多种化学和物理气相淀积技术，可制造一系列薄膜晶 体，其中分子束外延的成功使人为改变晶体结构、制造超晶格材 料成为可能。 在宇航微重力条件下对晶体生长的一系列研究，为半导体材料的 发展，提供了光明的前景。（神舟二号 - 太空实验室）
c. IVA族元素之间组成的IVA-IVA族化合物半导体，如SiC等。 d. IVA和VIA族元素组成的IVA-VIA族化合物半导体，如GeS、GeSe、 SnTe、PbS、PbTe等共9种。 e. VA族和VIA族元素组成的VA-VIA族化合物半导体，如AsSe3、AsTe3、 AsS3、SbS3等。 （2）多元化合物半导体
第七章 半导体材料
电阻率介于导体与绝缘体之间，其范围为10–3~1010Ω·cm 的一种 固体物质。电流是由带正电的空穴和带负电的电子的定向传输 实现的。
7.1 半导体材料发展概述
半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最 先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情 况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的 电阻是随着温度的上升而降低（负电阻温度系数）。这是半导体现 象的首次发现。 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照 下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被 发现的半导体的第二个特征。 1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向 有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通 的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效 应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与 氧化铜的整流效应。
它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好 （几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力。
在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前 景，是很优越的微波材料，其硬度高，又是一种良好的涂层保护材 料。
在室温下，GaN不溶于水、酸和碱；在热的碱溶液中以非常缓慢的 速度溶解；NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差GaN，可用 于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测；GaN在HCL或H2气中，在 高温下呈现不稳定特性；而在N2气下最为稳定。
5.有机半导体
有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和高分子聚合 物，一般指具有半导体性质的碳-碳双键有机化合物，苯的衍生 物，萘、蒽等。一些有机半导体具有良好的性能，如聚乙烯咔 唑衍生物有良好的光电导特性，光照后电导率可改变两个数量 级。C60也属有机半导体。
7.3 化合物半导体材料
7.3.1 砷化镓（GaAs）
与锗，硅材料发展并行， 化合物半导体材料的研制也早在50年代初 就开始了。1952年人们发现ⅢA-VA族化合物是一种与锗、硅性质类 似的半导体材料，其中砷化镓(GaAs)具有许多优良的半导体性质。 随后各种GaAs 器件如GaAs激光器，微波振荡器(耿氏效应器件)等几 十种GaAs器件相继出现。
随着GaAs化合物半导体材料的出现，其他化合物半导体材料如ⅡAⅥA族化合物、三元和多元化合物等也先后制备成功。
GaAs晶体呈暗灰色，有金属光泽，分子量为144.64，原子密度 4.42×1022/cm3。GaAs室温下不溶于盐酸，可与浓硝酸反应，易溶 于王水；室温下，GaAs在水蒸气和氧气中稳定，加热到6000C开 始氧化，加热到8000C以上开始离解。 砷化镓的化学键和能带结构与硅、锗不同，为直接带隙结构。禁带 宽度比硅、锗都大，为1.43eV。砷化镓具有双能谷导带，在外电场 下电子在能谷中跃迁，迁移率变化，电子转移后电流随电场增大而 减小，产生“负阻效应”。砷化镓的介电常数和电子有效质量均小， 电子迁移率高，达8000cm2／V· ，是一种特性比较全面兼有多方面 s 优点的材料。
<1GHz
120oC 低 低 否 杂讯多，不易克服 高 大 低 高
7.3.2 氮化镓（GaN）
GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研 制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等 半导体材料一起被誉为第三代半导体材料。（硅和锗被称为第一代 电子材料，III-V族化合物半导体包括GaAs、GaP、InP及其合金， 被称为第二代电子材料，SiC、c-BN、GaN、AlN、ZnSe和金刚石等 宽禁带半导体材料被称为第三代电子材料。 ）
按组成和结构分类：元素半导体、化合物半导体、固溶体 半导体、非晶态半导体、有机半导体。
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，如Si、Ge、B、Se、Te以及S、P、As、Sb、 Sn等的同素异形体。
硅在整个半导体材料占绝对优势。目前，90％以上的半导 体器件和电路都是用Si来制作的。
周期 2 3 4 锌Zn ⅡB ⅢA 硼B 铝Al 镓Ga ⅣA 碳C 硅Si 锗Ge ⅤA 氮N 磷P 砷As 硫S 硒Se ⅥA ⅦA
5
镉Cd
铟In
锡ห้องสมุดไป่ตู้n
锑Sb
碲Te
碘I
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IIIA-VA族化合物半导体。即Al、Ga、In 和P、As、Sb组成的9种IIIA-VA族化合物半导体，如AlP、AlAs、 Alsb、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、InSb等。 b. IIB族和VIA族元素组成的IIB-VIA族化合物半导体，即Zn、Cd、Hg 与S、Se、Te成的12种IIB-VIA族化合物半导体，如CdS、CdTe、 CdSe等。
4. 非晶态半导体
非晶态物质的特征是原子排列没有规律。从长程看杂乱无章，有时 也叫无定形物质。在非晶态材料中有一些在常态下是绝缘体或高阻 体，但是在达到一定值的外界条件（如电场、光、温度等）时，就 呈现出半导体电性能，称之为非晶态半导体材料，也叫玻璃态半导 体。主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素半导体及 GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半导体。非晶态半导体材料 在开关元件、记忆元件、固体显示、热敏电阻和太阳能电池等的应 用方面都有令人鼓舞的前景。例如，a-Si 太阳能电池产量已占总太 阳能电池产量的30％，它不仅占领了计算器等家用电器电源的市场， 而且装备了太阳能电池汽车和模型飞机；500kW的电站己投入试运 行。
70年代以来，电子技术以前所未有的速度突飞猛进，尤其是微电子 技术的兴起，使人类从工业社会进入信息社会。 微电子技术是电子 器件与设备微型化的技术，一般来说是指半导体技术和集成电路技 术。它集中反映出现代电子技术的发展特点，从而出现了大规模集 成电路和超大规模集成电路。
由于太空中几乎没有重力，在这种特殊的环境中，各种比重不同的物质 可以在一起“和平共处”，几乎没有地面上的对流和沉淀等现象，可以 生长出地面上得不到的结构完整、性能优良的晶体材料。
7.2 半导体材料基本概念和分类
7.2.1 半导体材料基本概念
7.2.2 半导体材料的分类
按功能和应用分为：微电子材料、光电半导体材料、热电半导 体材料、微波半导体材料、敏感半导体材料等；
这就对半导体材料提出了愈来愈高的要求，使半导体材料研究的主 攻目标朝着高纯度，高均匀性、高完整性，大尺寸方向发展。
近年来在国际市场上，半导体材料的高效率，低能耗，低成本的生 产竞争，已愈演愈烈。 与此同时，70年代以来，国际上开始大力发展非晶半导体材料的研 究，以期利用无污染、廉价的太阳能来解决能源危机问题。
室温下GaN禁带宽度为3.4 eV。
在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。 高频特性，可以达到300G Hz（硅为10G，砷化镓为80G） 高温特性，在300℃正常工作（非常适用于航天、军事和其它高温环 境） 电子漂移饱和速度高、介电常数小、导热性能好 耐酸、耐碱、耐腐蚀（可用于恶劣环境） 高压特性（耐冲击，可靠性高） 大功率（制备通讯设备非常需要）
国际上于1941年开始用多晶硅材料制成检波器，可以认为是半导 体材料应用的开始。 1948~1950年用切克劳斯基法成功地拉出了锗单晶，并用它制成了 世界第一个具有放大性能的锗晶体三极管(点接触三极管)。 1951年用四氯化硅还原法制出了多晶硅，第二年用直拉法成功地 拉出世界上第一根硅单晶，同年制出了硅结型晶体管，从而大大 推进了半导体材料的广泛应用和半导体器件的飞速发展。 20世纪60年代初，出现了硅单晶薄层外延技术，特别是硅平面工 艺和平面晶体管的出现，以及相继出现的硅集成电路，对半导体 材料质量提出了更高的要求。这促使硅材料在提纯，拉晶、区熔 等单晶制备方法方面进一步改进和提高，开始向高纯度，高完整 性、高均匀性和大直径方向发展。
1873年，英国的史密斯发现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导 效应，这是半导体又一个特有的性质。
半导体的这四个效应，虽在1880年以前就先后被发现了， 但半导体这个名词大概到1911年才被考尼白格和维斯首 次使用。而总结出半导体的这四个特性一直到1947年12 月才由贝尔实验室完成。很多人会疑问，为什么半导体 被认可需要这么多年呢？主要原因是当时的材料不纯。 没有好的材料，很多与材料相关的问题就难以说清楚。
发光效率比其它半导体材料要高得多，可以制备发光二极管，光电器件 和半导体激光器等。GaAs在无线通讯方面具有众多优势，GaAs是功率放 大器的主流技术。
砷化镓 硅
最大频率范围
最大操作温度 电子迁移速率 抗辐射性 聚光能 高频下使用 功率耗损 元件大小 材料成本 产品良率
2～300GHz
200oC 高 高 是 杂讯少 小 小 高 低
a. IB-IIIA -(VIA)2组成的多元化合物半导体，如AgGeTe2等。 b. IB-VA-(VIA)2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。
3. 固溶体半导体
固溶体是由二个或多个晶格结构类似的元素化合物相互溶合而成。元 素半导体或化合物半导体相互溶解而成的半导体材料称为固溶体半导 体。它的一个重要特性是禁带宽度（Eg）随固溶度的成分变化，因此 可以利用固溶体得到有多种性质的半导体材料。例如Ge-Si固溶体Eg 的变化范围约在0.7~1.2ev，GaAs-GaP固溶体Eg变化范围约在 1.35~2.25ev。所以可以利用GaAs1-xPx，随x变化而作出能发不同波长 的发光二极管。Sb2Te3-Bi2Te3相Bi2Se3-Bi2Te3是较好的温差电材料。 固溶体半导体用于制备光电子器件、各种波长的激光器、探测器、光 电子集成电路、特种晶体管等 。 又有二元系和三元系之分。如ⅣA-ⅣA组成的Ge-Si固溶体，VA-VA组 成的Bi-Sb二元系固溶体；(ⅢA-VA)-(ⅢA-VA)组成的三元化合物固溶 体，如GaAs-GaP组成的镓砷磷(Ga-As1-xPx)固溶体和(ⅡA-ⅥA)-(ⅡAⅥA)组成的，如HgTe-CdTe两个二元化合物组成的连续固溶体碲镉汞 (Hg1-xCdxTe)等。
GaN的电学特性是影响器件的主要因素。 未有意掺杂的GaN在各种情况下都呈n型，最好的样品的电子浓度约 为4×1016/cm2，一般情况下所制备的p型样品，都是高补偿的。 宽带隙化合物半导体材料，有很高的禁带宽度（2～6.2eV)，可以覆 盖红、黄、绿、蓝、紫和紫外光谱范围 ，是到目前为止其它任何半 导体材料都无法达到的。 主要在蓝光和紫光发射器件上应用。 国内外倍加关注的半导体照明是一种新型的高效、节能和环保光源， 将取代目前使用的大部分传统光源，被称为21世纪照明光源的革命， 而GaN基高效率、高亮度发光二极管的研制是实现半导体照明的核 心技术和基础。
利用非晶硅(a-Si)材料制成了太阳能电池(Solarcell)和其他非晶硅器 件：如存贮器件，传感器件、视频器件、 MOS（金属氧化物半导 体 metal oxide semiconductor）晶体管等器件，都已获得可喜的 进展和成果。 然而，现阶段无论是非晶半导体的理论，还是它在技术领域中的 应用，都只是刚刚被开拓，有的还很不成熟，仍有许多工作尚待 深入，但非晶半导体的前景是很广阔的。 此外，利用多种化学和物理气相淀积技术，可制造一系列薄膜晶 体，其中分子束外延的成功使人为改变晶体结构、制造超晶格材 料成为可能。 在宇航微重力条件下对晶体生长的一系列研究，为半导体材料的 发展，提供了光明的前景。（神舟二号 - 太空实验室）
c. IVA族元素之间组成的IVA-IVA族化合物半导体，如SiC等。 d. IVA和VIA族元素组成的IVA-VIA族化合物半导体，如GeS、GeSe、 SnTe、PbS、PbTe等共9种。 e. VA族和VIA族元素组成的VA-VIA族化合物半导体，如AsSe3、AsTe3、 AsS3、SbS3等。 （2）多元化合物半导体
第七章 半导体材料
电阻率介于导体与绝缘体之间，其范围为10–3~1010Ω·cm 的一种 固体物质。电流是由带正电的空穴和带负电的电子的定向传输 实现的。
7.1 半导体材料发展概述
半导体的发现实际上可以追溯到很久以前，1833年，英国巴拉迪最 先发现硫化银的电阻随着温度的变化情况不同于一般金属，一般情 况下，金属的电阻随温度升高而增加，但巴拉迪发现硫化银材料的 电阻是随着温度的上升而降低（负电阻温度系数）。这是半导体现 象的首次发现。 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结，在光照 下会产生一个电压，这就是后来人们熟知的光生伏特效应，这是被 发现的半导体的第二个特征。 1874年，德国的布劳恩观察到某些硫化物的电导与所加电场的方向 有关，即它的导电有方向性，在它两端加一个正向电压，它是导通 的；如果把电压极性反过来，它就不导电，这就是半导体的整流效 应，也是半导体所特有的第三种特性。同年，舒斯特又发现了铜与 氧化铜的整流效应。
它具有宽的直接带隙、强的原子键、高的热导率、化学稳定性好 （几乎不被任何酸腐蚀）等性质和强的抗辐照能力。
在光电子、高温大功率器件和高频微波器件应用方面有着广阔的前 景，是很优越的微波材料，其硬度高，又是一种良好的涂层保护材 料。
在室温下，GaN不溶于水、酸和碱；在热的碱溶液中以非常缓慢的 速度溶解；NaOH、H2SO4和H3PO4能较快地腐蚀质量差GaN，可用 于这些质量不高的GaN晶体的缺陷检测；GaN在HCL或H2气中，在 高温下呈现不稳定特性；而在N2气下最为稳定。
5.有机半导体
有机半导体分为有机分子晶体、有机分子络合物和高分子聚合 物，一般指具有半导体性质的碳-碳双键有机化合物，苯的衍生 物，萘、蒽等。一些有机半导体具有良好的性能，如聚乙烯咔 唑衍生物有良好的光电导特性，光照后电导率可改变两个数量 级。C60也属有机半导体。
7.3 化合物半导体材料
7.3.1 砷化镓（GaAs）
与锗，硅材料发展并行， 化合物半导体材料的研制也早在50年代初 就开始了。1952年人们发现ⅢA-VA族化合物是一种与锗、硅性质类 似的半导体材料，其中砷化镓(GaAs)具有许多优良的半导体性质。 随后各种GaAs 器件如GaAs激光器，微波振荡器(耿氏效应器件)等几 十种GaAs器件相继出现。
随着GaAs化合物半导体材料的出现，其他化合物半导体材料如ⅡAⅥA族化合物、三元和多元化合物等也先后制备成功。
GaAs晶体呈暗灰色，有金属光泽，分子量为144.64，原子密度 4.42×1022/cm3。GaAs室温下不溶于盐酸，可与浓硝酸反应，易溶 于王水；室温下，GaAs在水蒸气和氧气中稳定，加热到6000C开 始氧化，加热到8000C以上开始离解。 砷化镓的化学键和能带结构与硅、锗不同，为直接带隙结构。禁带 宽度比硅、锗都大，为1.43eV。砷化镓具有双能谷导带，在外电场 下电子在能谷中跃迁，迁移率变化，电子转移后电流随电场增大而 减小，产生“负阻效应”。砷化镓的介电常数和电子有效质量均小， 电子迁移率高，达8000cm2／V· ，是一种特性比较全面兼有多方面 s 优点的材料。
<1GHz
120oC 低 低 否 杂讯多，不易克服 高 大 低 高
7.3.2 氮化镓（GaN）
GaN材料的研究与应用是目前全球半导体研究的前沿和热点，是研 制微电子器件、光电子器件的新型半导体材料，并与SiC、金刚石等 半导体材料一起被誉为第三代半导体材料。（硅和锗被称为第一代 电子材料，III-V族化合物半导体包括GaAs、GaP、InP及其合金， 被称为第二代电子材料，SiC、c-BN、GaN、AlN、ZnSe和金刚石等 宽禁带半导体材料被称为第三代电子材料。 ）
按组成和结构分类：元素半导体、化合物半导体、固溶体 半导体、非晶态半导体、有机半导体。
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，如Si、Ge、B、Se、Te以及S、P、As、Sb、 Sn等的同素异形体。
硅在整个半导体材料占绝对优势。目前，90％以上的半导 体器件和电路都是用Si来制作的。
周期 2 3 4 锌Zn ⅡB ⅢA 硼B 铝Al 镓Ga ⅣA 碳C 硅Si 锗Ge ⅤA 氮N 磷P 砷As 硫S 硒Se ⅥA ⅦA
5
镉Cd
铟In
锡ห้องสมุดไป่ตู้n
锑Sb
碲Te
碘I
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IIIA-VA族化合物半导体。即Al、Ga、In 和P、As、Sb组成的9种IIIA-VA族化合物半导体，如AlP、AlAs、 Alsb、GaP、GaAs、GaSb、InP、InAs、InSb等。 b. IIB族和VIA族元素组成的IIB-VIA族化合物半导体，即Zn、Cd、Hg 与S、Se、Te成的12种IIB-VIA族化合物半导体，如CdS、CdTe、 CdSe等。
4. 非晶态半导体
非晶态物质的特征是原子排列没有规律。从长程看杂乱无章，有时 也叫无定形物质。在非晶态材料中有一些在常态下是绝缘体或高阻 体，但是在达到一定值的外界条件（如电场、光、温度等）时，就 呈现出半导体电性能，称之为非晶态半导体材料，也叫玻璃态半导 体。主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素半导体及 GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半导体。非晶态半导体材料 在开关元件、记忆元件、固体显示、热敏电阻和太阳能电池等的应 用方面都有令人鼓舞的前景。例如，a-Si 太阳能电池产量已占总太 阳能电池产量的30％，它不仅占领了计算器等家用电器电源的市场， 而且装备了太阳能电池汽车和模型飞机；500kW的电站己投入试运 行。