半导体材料的分类 及其各自的性能 一.半导体材料的分类 半导体的应用越来越广，结构也趋于复杂。按照制造技术可以将半导体分为：集成电路器件、分立器件、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、储存器等大类，一般来说这些还会被分成小类。此外还有以应用领域、设计方法等进行分类，虽然不常用，但还是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其规模进行分类的方法。此外，还有按照其所处理的信号，可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。 用于制作半导体的材料很多，因而其分类方法比较多，一般有如下分类： 按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。常用的半导体材料有锗(Ge)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)等。Si、Ge称为元素半导体，GaAs 称为化合物半导体。 半导体还可以分为晶态半导体、非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。 其中晶态半导体又可以分为单晶半导体和多晶半导体。上述材料中，锗(Ge)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)都是单晶，是由均一的晶粒有序堆积组成；而多晶则是由很多小晶粒杂乱地堆积而成。对于非晶态半导体，有非晶态硅、非晶态锗等，它们没有规则的外形，也没有固定熔点，内部结构不存在长程有序，只是在若干原子间距内的较小范围内存在结构上的有序排列，称作短程有序。 另外，在实际应用中，根据半导体材料中是否含有杂质，又可以将半导体材料分为本征半导体和杂质半导体。在下面的章节中将会介绍，杂质的存在将对材料的性能产生很大的影响。 二. 半导体材料的结构及其性能 1.几种半导体材料的结构 1.1金刚石结构型材料 Si、Ge等Ⅳ族元素有4个未配对的价电子，每个原子只能与周围4个原子共价键合，使每个原子的最外层都成为8个电子的闭合壳层，因此共价晶体的配位数(即晶体中一个原子最近邻的原子数)只能是 4。方向性是指原子间形成共价键时，电子云的重叠在空间一定方向上具有最高密度，这个方向就是共价键方向。共价键方向是四面体对称的，即共价键是从正四面体中心原子出发指向它的四个顶角原子，共价键之间的夹角为109°28′，这种正四面体称为共价四面体，见图 1.2。 图中原子间的二条连线表示共有一对价电子，二条线的方向表示共价键方向。共价四面体中如果把原子粗略看成圆球并且最近邻的原子彼此相切，圆球半径就称为共价四面体半径。