1 / 38

Wykład II Rodzaje półprzewodników

Wykład II Rodzaje półprzewodników. Wybrane materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych. Materia ły Grup y IV. Im mniejsza E g tym większa odległość do najbliższych sąsiadów d Atom E g (eV) d ( Å ) C 6.0 2.07

candace-petty
Download Presentation

Wykład II Rodzaje półprzewodników

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Wykład IIRodzaje półprzewodników

  2. Wybrane materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych

  3. Materiały Grupy IV Im mniejszaEg tym większa odległość do najbliższych sąsiadówd Atom Eg (eV) d (Å) C 6.0 2.07 Si 1.1 2.35 Ge 0.7 2.44 Sn(półmetal) 0.0 2.80 Pb( metal) 0.0 1.63 str wurcytu

  4. Materiały IV grupy • C, Si, Ge, Sn - struktura diamentu • Pb – struktura fcc fcc - face centered cubic bcc – body centered cubic bcc fcc

  5. Komórka elementarna struktury blendy cynkowej

  6. Półprzewodniki atomowe • C (diament), Si, Ge, Sn (tzw. szara cyna lubα-Sn) Wiązanie tetraedryczne w strukturze diamentu. Każdy atom ma 4 najbliższych sąsiadów. wiązanie:sp3kowalencyjne. • Również niektóre pierwiastkiViVIgrupy sąpółprzewodnikami! P S, Se, Te

  7. Związki III-V III V B N Al P Ga As In Sb Tl  nie używaneBi  BN, BP, BAs; AlN, AlP, AlAs, AlSb GaN, GaP, GaAs, GaSb; InP, InAs, InSb,….

  8. Związki III-V • zastosowania:detektory IR,diody LED, przełączniki • BN, BP, BAs; AlN, AlP, AlAs, AlSb GaN, GaP, GaAs, GaSb; InP, InAs, InSb,…. Eg maleje zaś d rośnie w dół tablicy UOPWiązanie tetraedryczne!Struktura blendy cynkowej. Niektóre związki (B iN ): struktura wurcytu Wiązanie:mieszane, kowalencyjno-jonowe Blenda cynkowa Wurcyt

  9. Widok z góry (wzdłuż osi c) i z boku struktury wurcytu

  10. Związki II-VI IIVI Zn O Cd S Hg Se Mn Te nie używany  Po  ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe; CdS, CdSe, CdTe HgS, HgSe, HgTe,wybrane związki z Mn….

  11. Związki II-VI • zastosowania:detektory IR, diody LED, przełączniki ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe; CdS, CdSe, CdTe HgS, HgSe, HgTe (półmetale); związki z Mn Eg maleje zaś d rośnie w dół tablicy UOP Duże przerwy wzbr.!(za wyjątkiem związków z Hgktóre są półmetalami z zerową przerwą. Wiązanie tetraedryczne!Niektóre blenda cynkowa, niektóre str. wurcytu Wiązanie:bardziej jonowe niż kowalencyjne

  12. Związki IV- IV IV C Si Ge Sn  SiC Inne:GeC, SnC, SiGe, SiSn, GeSn– nie można zrealizować lub nie są półprzewodnikami SiC: blenda cynkowa (półprzewodnik), heksagonalna gęsto upakowana (duża przerwa, izolator).

  13. Związki IV- VI IV VI C O Si S Ge Se Sn Te Pb PbS, PbTe, PbSe, SnS Inne: SnTe, GeSe, nie można zrealizować lub nie są półprzewodnikami

  14. Związki IV-VI • zastosowania:detektory IR, przełączniki • PbS, PbTestruktura blendy cynkowej • Inne:~ 100% wiązania jonowe Małe przerwy (detektory IR)

  15. lk=8 Związki I-VII • W większości izolatory:NaCl, CsCl, • Brak wiązań tetraedrycznych ~ 100% wiązania jonowe • Struktura typu CsCl lub NaCl Duże przerwy wzbronione lk=12

  16. Tlenki • Izolatory(duże przerwy wzbronione) • Niektóre są półprzewodnikami: CuO, Cu2O, ZnO niezbyt dobrze rozumiane, nieliczne zastosowania (poza ZnO m.in.. przetwornik ultradźwiękowy, fotowoltaika (partner typu n do CdTe typu p /lub materiał organiczny typu p !) • W niskichT,niektóre tlenki są nadprzewodnikami Wiele wysokotemp. nadprzewodników jest wykonane na bazieLa2CuO4 (Tc~ 135K)

  17. Półprzewodniki z prostą i skośną przerwą wzbronioną

  18. E(k) (relacja dyspersji) dla krzemu

  19. E(k) dla Si iGaAs a) E(k) dla Si i GaAs b)Powierzchnia stałej energii dla Si, w pobliżu 6 minimów pasma przewodnictwa w kierunku punktu X..

  20. E(k) (relacja dyspersji) dla germanu

  21. E(k) (relacja dyspersji) dla GaAs i AlAs

  22. Historia Isamu Akasaki 1985 monokryształ GaN na szafirze 1989 niebieska LED p-n GaN, p-typ otrzymany poprzez bombardowanie elektronami GaN:Mg, (prototyp) Shuji Nakamura 1993 – pierwsza zielona, niebieska, fiolet. i biała (o wysokiej jasności) LED na GaN (epitaksjalna warstwa MOCVD na szafirze),(wodór pasywuje akceptory), masowa produkcja 1995 –pierwszy biało-niebieski laser na GaN ze studnią kwantową

  23. GaN przegląd kryształGaN www.phy.mtu.edu/yap/images/galliumnitride.jpg Wurcyt http://en.wikipedia.org/wiki/Gallium_nitride Epiwarstwa GaN na szafirze http://pl.wikipedia.org/wiki/Azotek_galu

  24. GaN struktura pasmowa i I strefa Brillouina

  25. Wytrzymały na duże pole elektryczne: 3MV/cm Odporność na wysoką temp. (duża przerwa) Duża gęstość prądu Duża szybkość przełączania GaN

  26. Widmo promieniowania i energie wzbronione

  27. Ga P As GaAs(1+x) Px

  28. GaAs(1+x) Px

  29. Izolatory topologiczne • PbSnSe i PbSnTe • Dla przyszłych zastosowań elektronicznych kluczową cechą tych materiałów jest bardzo duże przewodnictwo elektryczne ich powierzchni. Jest to rezultat właśnie tych szczególnych, topologicznych, właściwości elektronowych stanów powierzchniowych przewodzących prąd, które uniemożliwiają rozpraszanie elektronów. Oczekuje się, że taka ochrona topologiczna pozwoli na znacznie szybszy przepływ prądu elektrycznego i wydatne zmniejszenie wydzielania ciepła w układach mikro- i nanoelektronicznych. Egzotyczne własności kwantowe stanów elektronowych, a zwłaszcza sprzężenie ruchu orbitalnego elektronów z ich spinowym momentem magnetycznym budzi także nadzieję na nowe zastosowania takich powierzchniowych prądów spinowych w spintronice - nowej gałęzi elektroniki, rozwijanej także w IF PAN.

  30. Chalkopiryt Struktura ABC2 Czerwone i żółte sfery – metal Zielone – anion - niemetal – każdy anion ma w sąsiedztwie 2 atomy metalu A i 2 atomy metalu B Zwykle dAC<dBC, - struktura naprężona (Cu,Ag) –(Al,Ga,In) (S,SeTe)2 Np. CuInS2 , CuInSe2 CuGaSe2 (fotoogniwa)

  31. Delafosyt I-III-O2 Np. TCO (transparent conductive oxide): (Cu, Ag) (Al,Ga,In)O2 CuGaO2

  32. Struktura NiAs – półprzewodniki magnetyczne (MnAs) Atomy metalu – czerwone kule; tworzą strukturę hcp (hexagonal closed packed) Atomy półprzewodnika – zielone kule

  33. Perovskity Ca (Ba,Sr)Ti O3 • Ferroelektryki – polaryzacja ferroelektryczna wynika • z przesunięcia jonów • LaAlO3 –podłoża • Nadprzewodniki wysokotemperaturowe

  34. Stop Nie – i uporządkowany (typu CuPt)

More Related