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半導體材料

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此條目介紹的是半導體在材料科學和半導體產業方面的發展、分類。關於半導體的物理原理，請見「半導體」。

半導體材料是一類固體材料，其導電性介於導體和絕緣體之間，屬於半導體。

發展

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  • 1833年，英國的法拉第發現硫化銀是半導體材料，因為它的電阻隨着溫度上升而降低。
  • 1874年，德國的布勞恩注意到硫化物的電導率與所加電壓的方向有關，這就是半導體的整流作用。
  • 1947年12月23日，巴丁與布拉坦進一步使用點接觸電晶體製作出一個語音放大器，電晶體正式發明。
  • 1958年9月12日，美國的基爾比，細心地切了一塊鍺作為電阻，再用一塊pn接面做為電容，製造出一個震盪器電路。

分類

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以原料分為：

列表

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半導體材料列表
族 元素 化學式 能隙 (eV) 直接帶隙和間接帶隙
IV 1 矽 Si 1.12[1][2] 間接帶隙
IV 1 Germanium Ge 0.67[1][2] 間接帶隙
IV 1 Material properties of diamond（英語：Material properties of diamond） C 5.47[1][2] 間接帶隙
IV 1 錫, α-Sn Sn 0[3][4] 半金屬 (能帶理論)
IV 2 碳化矽, 3C-SiC SiC 2.3[1] 間接帶隙
IV 2 碳化矽, 4H-SiC SiC 3.3[1] 間接帶隙
IV 2 碳化矽, 6H-SiC（英語：6H-SiC） SiC 3.0[1] 間接帶隙
VI 1 硫, 硫的同素異形體 S8 2.6[5]
VI 1 硒 Se 1.83 - 2.0[6] 間接帶隙
VI 1 硒 Se 2.05 間接帶隙
VI 1 碲 Te 0.33[7]
III-V 2 氮化硼, cubic BN 6.36[8] 間接帶隙
III-V 2 氮化硼, hexagonal BN 5.96[8] quasi-direct
III-V 2 氮化硼 BN 5.5[9]
III-V 2 磷化硼 BP 2.1[10] 間接帶隙
III-V 2 砷化硼 BAs 1.82 直接帶隙
III-V 2 砷化硼 B12As2 3.47 間接帶隙
III-V 2 氮化鋁 AlN 6.28[1] 直接帶隙
III-V 2 磷化鋁 AlP 2.45[2] 間接帶隙
III-V 2 砷化鋁 AlAs 2.16[2] 間接帶隙
III-V 2 銻化鋁 AlSb 1.6/2.2[2] 直接帶隙/direct
III-V 2 氮化鎵 GaN 3.44[1][2] 直接帶隙
III-V 2 磷化鎵 GaP 2.26[1][2] 間接帶隙
III-V 2 Gallium arsenide（英語：Gallium arsenide） GaAs 1.42[1][2] 直接帶隙
III-V 2 銻化鎵 GaSb 0.73[1][2] 直接帶隙
III-V 2 氮化銦 InN 0.7[1] 直接帶隙
III-V 2 磷化銦 InP 1.35[1] 直接帶隙
III-V 2 砷化銦 InAs 0.36[1] 直接帶隙
III-V 2 銻化銦 InSb 0.17[1] 直接帶隙
II-VI 2 硒化鎘 CdSe 1.74[2] 直接帶隙
II-VI 2 硫化鎘 CdS 2.42[2] 直接帶隙
II-VI 2 碲化鎘 CdTe 1.49[2] 直接帶隙
II-VI 2 氧化鋅 ZnO 3.37[2] 直接帶隙
II-VI 2 硒化鋅 ZnSe 2.7[2] 直接帶隙
II-VI 2 硫化鋅 ZnS 3.54/3.91[2] 直接帶隙
II-VI 2 碲化鋅 ZnTe 2.3[2] 直接帶隙
I-VII 2 氯化亞銅 CuCl 3.4[11] 直接帶隙
I-VI 2 Copper sulfide（英語：Copper sulfide） Cu2S 1.2[10] 間接帶隙
IV-VI 2 硒化鉛 PbSe 0.26[7] 直接帶隙
IV-VI 2 硫化鉛 PbS 0.37[12]
IV-VI 2 碲化鉛 PbTe 0.32[1]
IV-VI 2 硫化亞錫 SnS 1.3/1.0[13] 直接帶隙/間接帶隙
IV-VI 2 二硫化錫 SnS2 2.2[14]
IV-VI 2 碲化亞錫 SnTe 0.18
IV-VI 3 Lead tin telluride（英語：Lead tin telluride） Pb1−xSnxTe 0-0.29
V-VI 2 碲化鉍 Bi2Te3 0.13[1]
II-V 2 磷化鎘 Cd3P2 0.5[15]
II-V 2 砷化鎘 Cd3As2 0
II-V 2 磷化鋅 Zn3P2 1.5[16] 直接帶隙
II-V 2 二磷化鋅 ZnP2 2.1[17]
II-V 2 砷化鋅 Zn3As2 1.0[18]
II-V 2 銻化鋅 Zn3Sb2
氧 2 二氧化鈦, 銳鈦礦 TiO2 3.20[19] 間接帶隙
氧 2 二氧化鈦, 金紅石 TiO2 3.0[19] 直接帶隙
氧 2 二氧化鈦, 板鈦礦 TiO2 3.26[19]
氧 2 氧化亞銅 Cu2O 2.17[20]
氧 2 氧化銅 CuO 1.2
氧 2 二氧化鈾 UO2 1.3
氧 2 二氧化錫 SnO2 3.7
氧 3 鈦酸鋇 BaTiO3 3
氧 3 鈦酸鍶 SrTiO3 3.3
氧 3 鈮酸鋰 LiNbO3 4
V-VI 2 monoclinic 二氧化釩 VO2 0.7[21] 光學帶隙
2 碘化鉛 PbI2 2.4[22]
2 二硫化鉬 MoS2 1.23 eV (2H)[23] 間接帶隙
2 Gallium(II) selenide（英語：Gallium(II) selenide） GaSe 2.1 間接帶隙
2 硒化銦 InSe 1.26-2.35 eV[24] 直接帶隙 (2D間接帶隙)
2 硫化亞錫 SnS >1.5 eV 直接帶隙
2 硫化鉍 Bi2S3 1.3[1]
Magnetic, diluted (DMS)[25] 3 Gallium manganese arsenide（英語：Gallium manganese arsenide） GaMnAs
Magnetic, diluted (DMS) 3 Lead manganese telluride PbMnTe
4 Lanthanum calcium manganate La0.7Ca0.3MnO3
2 氧化亞鐵 FeO 2.2 [26]
2 一氧化鎳 NiO 3.6–4.0 直接帶隙[27][28]
2 Europium(II) oxide（英語：Europium(II) oxide） EuO
2 硫化亞銪 EuS
2 溴化鉻 CrBr3
其它 3 Copper indium selenide（英語：Copper indium selenide）, CIS CuInSe2 1 直接帶隙
其它 3 Silver gallium sulfide AgGaS2
其它 3 Zinc silicon phosphide ZnSiP2 2.0[10]
其它 2 三硫化二砷 雌黃 As2S3 2.7[29] 直接帶隙
其它 2 硫化砷 雄黃 As4S4
其它 2 Platinum silicide（英語：Platinum silicide） PtSi
其它 2 碘化鉍 BiI3
其它 2 碘化汞 HgI2
其它 2 溴化亞鉈 TlBr 2.68[30]
其它 2 硫化銀 Ag2S 0.9[31]
其它 2 Iron disulfide（英語：Iron disulfide） FeS2 0.95[32]
其它 4 Copper zinc tin sulfide（英語：Copper zinc tin sulfide）, CZTS Cu2ZnSnS4 1.49 直接帶隙
其它 4 Copper zinc antimony sulfide（英語：Copper zinc antimony sulfide）, CZAS Cu1.18Zn0.40Sb1.90S7.2 2.2[33] 直接帶隙
其它 3 Copper tin sulfide, CTS Cu2SnS3 0.91[10] 直接帶隙

合金表

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半導體材料合金列表
族 元素 材料 化學式 能隙 (eV) 直接帶隙和間接帶隙
下 上
IV-VI 3 Lead tin telluride（英語：Lead tin telluride） Pb1−xSnxTe 0 0.29
IV 2 矽鍺 Si1−xGex 0.67 1.11[1] 直接帶隙/間接帶隙
IV 2 Silicon-tin（英語：Silicon-tin） Si1−xSnx 1.0 1.11 間接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium arsenide（英語：Aluminium gallium arsenide） AlxGa1−xAs 1.42 2.16[1] 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Indium gallium arsenide（英語：Indium gallium arsenide） InxGa1−xAs 0.36 1.43 直接帶隙
III-V 3 磷化銦鎵 InxGa1−xP 1.35 2.26 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium indium arsenide（英語：Aluminium indium arsenide） AlxIn1−xAs 0.36 2.16 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium antimonide（英語：Aluminium gallium antimonide） AlxGa1−xSb 0.7 1.61 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium indium antimonide（英語：Aluminium indium antimonide） AlxIn1−xSb 0.17 1.61 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Gallium arsenide nitride GaAsN
III-V 3 Gallium arsenide phosphide（英語：Gallium arsenide phosphide） GaAsP 1.43 2.26 直接帶隙/間接帶隙
III-V 3 Aluminium arsenide antimonide（英語：Aluminium arsenide antimonide） AlAsSb 1.61 2.16 間接帶隙
III-V 3 Gallium arsenide antimonide（英語：Gallium arsenide antimonide） GaAsSb 0.7 1.42[1] 直接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium nitride（英語：Aluminium gallium nitride） AlGaN 3.44 6.28 直接帶隙
III-V 3 Aluminium gallium phosphide（英語：Aluminium gallium phosphide） AlGaP 2.26 2.45 間接帶隙
III-V 3 Indium gallium nitride（英語：Indium gallium nitride） InGaN 2 3.4 直接帶隙
III-V 3 Indium arsenide antimonide（英語：Indium arsenide antimonide） InAsSb 0.17 0.36 直接帶隙
III-V 3 Indium gallium antimonide（英語：Indium gallium antimonide） InGaSb 0.17 0.7 直接帶隙
III-V 4 Aluminium gallium indium phosphide（英語：Aluminium gallium indium phosphide） AlGaInP 直接帶隙/間接帶隙
III-V 4 Aluminium gallium arsenide phosphide AlGaAsP
III-V 4 Indium gallium arsenide phosphide（英語：Indium gallium arsenide phosphide） InGaAsP
III-V 4 Indium gallium arsenide antimonide（英語：Indium gallium arsenide antimonide） InGaAsSb
III-V 4 Indium arsenide antimonide phosphide（英語：Indium arsenide antimonide phosphide） InAsSbP
III-V 4 Aluminium indium arsenide phosphide AlInAsP
III-V 4 Aluminium gallium arsenide nitride AlGaAsN
III-V 4 Indium gallium arsenide nitride InGaAsN
III-V 4 Indium aluminium arsenide nitride InAlAsN
III-V 4 Gallium arsenide antimonide nitride GaAsSbN
III-V 5 Gallium indium nitride arsenide antimonide GaInNAsSb
III-V 5 Gallium indium arsenide antimonide phosphide（英語：Gallium indium arsenide antimonide phosphide） GaInAsSbP
II-VI 3 碲化鋅鎘, CZT CdZnTe 1.4 2.2 直接帶隙
II-VI 3 Mercury cadmium telluride（英語：Mercury cadmium telluride） HgCdTe 0 1.5
II-VI 3 Mercury zinc telluride（英語：Mercury zinc telluride） HgZnTe 0 2.25
II-VI 3 Mercury zinc selenide HgZnSe
II-V 4 Zinc cadmium phosphide arsenide（英語：Zinc cadmium phosphide arsenide） (Zn1−xCdx)3(P1−yAsy)2[34] 0[35] 1.5[36]
其它 4 Copper indium gallium selenide（英語：Copper indium gallium selenide）, CIGS Cu(In,Ga)Se2 1 1.7 直接帶隙

參見

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參考文獻

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