Ein Halbleiter ist ein Material mit dem elektrischen Leitvermögen-Zwischenglied im Umfang zwischen diesem eines Leiters und einem Isolator. Das bedeutet ein Leitvermögen grob im Rahmen 10 bis 10 siemens pro Zentimeter. Halbleiter-Materialien sind das Fundament der modernen Elektronik, einschließlich Radios, Computer, Telefone und vieler anderer Geräte. Solche Geräte schließen Transistoren, Sonnenzellen, viele Arten von Dioden einschließlich der Licht ausstrahlenden Diode (LED) ein, das Silikon hat Berichtiger, Fotodiode und digitale und analoge einheitliche Stromkreise kontrolliert. Halbleiter photovoltaic Sonnentafeln wandelt direkt leichte Energie in die Elektrizität um. In einem metallischen Leiter wird Strom durch den Fluss von Elektronen getragen.

Allgemeine Halbleiten-Materialien sind kristallene Festkörper — Chips, aber amorphe und flüssige Halbleiter sind auch bekannt. Diese schließen hydrogenated amorphes Silikon und Mischungen von Arsen, Selen und Tellur in einer Vielfalt von Verhältnissen ein. Solche Zusammensetzungen teilen sich mit besser dem bekannten Halbleiter-Zwischenleitvermögen und einer schnellen Schwankung des Leitvermögens mit der Temperatur, sowie gelegentlichen negativen Widerstand. Solche unordentlichen Materialien haben an der starren kristallenen Struktur von herkömmlichen Halbleitern wie Silikon Mangel und werden allgemein in dünnen Filmstrukturen verwendet, die für bezüglich der elektronischen Qualität des Materials weniger anspruchsvoll sind und so gegen Unreinheiten und Strahlungsschaden relativ unempfindlich sind. Organische Halbleiter, d. h. organische Materialien mit Eigenschaften, die herkömmlichen Halbleitern ähneln, sind auch bekannt.

Silikon wird verwendet, um die meisten Halbleiter gewerblich zu schaffen. Dutzende anderer Materialien, werden einschließlich des Germaniums, Gallium arsenide und Silikonkarbid verwendet. Ein reiner Halbleiter wird häufig einen "inneren" Halbleiter genannt. Die elektronischen Eigenschaften und das Leitvermögen eines Halbleiters können auf eine kontrollierte Weise durch das Hinzufügen sehr kleiner Mengen anderer Elemente, genannt "dopants" zum inneren Material geändert werden. In kristallenem Silikon normalerweise wird das erreicht, indem es Unreinheiten von Bor oder Phosphor zum Schmelzen hinzugefügt wird und ihm dann erlaubt wird, in den Kristall fest zu werden. Dieser Prozess wird genannt "lackierend", und der Halbleiter ist "unwesentlich".

Erklärende Halbleiter-Energiebänder

Es gibt drei populäre Weisen, die elektronische Struktur eines Kristalls zu klassifizieren.

• Band-Struktur

File:HAtomOrbitals.png| In einem einzelnen H-Atom wohnt ein Elektron in weithin bekanntem orbitals. Bemerken Sie, dass die orbitals s, p, d in der Größenordnung von der Erhöhung kreisförmigen Stroms genannt werden.

File:CovalentBond.png| das Zusammenstellen von zwei Atomen führt zu delocalized orbitals über zwei Atome, ein covalent Band nachgebend. Wegen des Ausschluss-Grundsatzes von Pauli kann jeder Staat nur ein Elektron enthalten.

File:Bändermodell-Potentialtöpfe-Mg.svg | kann Das mit mehr Atomen fortgesetzt werden. Bemerken Sie: Dieses Bild zeigt ein Metall, nicht einen wirklichen Halbleiter.

File:Ressauts und schafft terrasses.png | Fortsetzend beizutragen einen Kristall, der dann in ein Band geschnitten und zusammen an den Enden verschmolzen werden kann, um kreisförmige Ströme zu erlauben.

File:Si-band-schematics.PNG| Für diesen regelmäßigen Festkörper kann die Band-Struktur berechnet oder gemessen werden.

File:Electronic_band_diagram.svg| gibt die Integrierung über die k Achse die Bänder eines Halbleiters, ein volles Wertigkeitsband und ein leeres Leitungsband zeigend. Allgemein ist das Aufhören am Vakuumniveau unerwünscht, weil einige Menschen rechnen wollen: Photoemission, umgekehrte Photoemission

File:Wave wird Paket (keine Streuung).gif | Nach der Band-Struktur beschlossen, dass Staaten verbunden werden können, um Welle-Pakete zu erzeugen. Da das Welle-Paketen im freien Raum analog ist, sind die Ergebnisse ähnlich.

File:Diffusion rayleigh und schießt diffraction.png | Eine alternative Beschreibung, die die starke Ampere-Sekunde-Wechselwirkung nicht wirklich schätzt, freie Elektronen in den Kristall und die Blicke auf das Zerstreuen.

File:Semiconduttore intrinseco.png | Eine dritte alternative Beschreibung Gebrauch hat stark allein stehende Elektronen in chemischen Obligationen lokalisiert, der fast einem Isolator von Mott ähnlich ist.

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Energiebänder und elektrische Leitfähigkeit

In den klassischen kristallenen Halbleitern können Elektronen Energien nur innerhalb von bestimmten Bändern (d. h. Reihen von Niveaus der Energie) haben. Energisch werden diese Bänder zwischen der Energie des Boden-Staates, des Staates gelegen, in dem Elektronen zu den Atomkernen des Materials und der freien Elektronenergie, das letzte Beschreiben der für ein Elektron erforderlichen Energie dicht gebunden werden, völlig aus dem Material zu flüchten. Die Energiebänder jeder entspricht einer Vielzahl von getrennten Quant-Staaten der Elektronen und den meisten Staaten mit der niedrigen Energie (näher am Kern), sind bis zu einem besonderen Band genannt das Wertigkeitsband voll. Halbleiter und Isolatoren sind von Metallen bemerkenswert, weil das Wertigkeitsband in jedem gegebenen Metall fast mit Elektronen unter üblichen Betriebsbedingungen gefüllt wird, während sehr wenige (Halbleiter) oder eigentlich niemand (Isolator) von ihnen im Leitungsband, dem Band sofort über dem Wertigkeitsband verfügbar ist.

Die Bequemlichkeit, mit der Elektronen im Halbleiter vom Wertigkeitsband zum Leitungsband aufgeregt sein können, hängt von der Band-Lücke zwischen den Bändern ab. Die Größe dieser Energie bandgap dient als eine willkürliche Trennungslinie (ungefähr 4 eV) zwischen Halbleitern und Isolatoren.

Mit covalent Obligationen bewegt sich ein Elektron durch das Hüpfen zu einem benachbarten Band. Der Pauli Ausschluss-Grundsatz verlangt, dass das Elektron in den höheren Antiabbinden-Staat dieses Bandes gehoben wird. Für Delocalized-Staaten, zum Beispiel in einer Dimension - der in einem nanowire für jede Energie ist, gibt es einen Staat mit Elektronen, die in einer Richtung und einem anderen Staat mit den Elektronen fließen, die im anderen fließen. Für einen Nettostrom, um zu fließen, müssen mehr Staaten für eine Richtung als für die andere Richtung besetzt werden. Dafür, um vorzukommen, ist Energie erforderlich, als im Halbleiter liegen die folgenden höheren Staaten über der Band-Lücke. Häufig wird das als festgesetzt: Volle Bänder tragen zum elektrischen Leitvermögen nicht bei. Jedoch, als sich die Temperatur eines Halbleiters über der absoluten Null erhebt, gibt es mehr Energie im Halbleiter, um für das Gitter-Vibrieren und für aufregende Elektronen ins Leitungsband auszugeben. Die Strom tragenden Elektronen im Leitungsband sind als "freie Elektronen" bekannt, obwohl sie häufig einfach "Elektronen" genannt werden, wenn Zusammenhang diesem Gebrauch erlaubt, klar zu sein.

Elektronen, die zum Leitungsband auch aufgeregt sind, lassen Elektronlöcher, d. h. freie Staaten im Wertigkeitsband zurück. Sowohl die Leitungsband-Elektronen als auch die Wertigkeitsband-Löcher tragen zu elektrischem Leitvermögen bei. Die Löcher selbst bewegen sich nicht, aber ein benachbartes Elektron kann sich bewegen, um das Loch zu füllen, ein Loch am Platz verlassend, es ist gerade hergekommen, und auf diese Weise scheinen die Löcher sich zu bewegen, und die Löcher benehmen sich, als ob sie wirkliche positiv beladene Partikeln waren.

Ein covalent Band zwischen benachbarten Atomen im Festkörper ist zehnmal stärker als die Schwergängigkeit des einzelnen Elektrons zum Atom, so das Freigeben des Elektrons bezieht Zerstörung der Kristallstruktur nicht ein.

Löcher: Elektronabwesenheit als ein Anklage-Transportunternehmen

Das Konzept von Löchern kann auch auf Metalle angewandt werden, wo das Niveau von Fermi innerhalb des Leitungsbandes liegt. Mit den meisten Metallen zeigt die Saal-Wirkung an, dass Elektronen die Anklage-Transportunternehmen sind. Jedoch haben einige Metalle ein größtenteils gefülltes Leitungsband. In diesen offenbart die Saal-Wirkung positive Anklage-Transportunternehmen, die nicht die Ion-Kerne, aber Löcher sind. Im Fall von einem Metall ist nur ein kleine Betrag der Energie für die Elektronen erforderlich, um zu finden, dass andere freie Staaten, und folglich für den Strom umziehen, um zu fließen. Manchmal sogar in diesem Fall kann es gesagt werden, dass ein Loch zurückgelassen wurde, um zu erklären, warum das Elektron nicht zurückweicht, um Energien zu senken: Es kann kein Loch finden. Schließlich sowohl im Material-Elektron-Phonon-Zerstreuen als auch in den Defekten sind die dominierenden Gründe zu Widerstand.

Der Energievertrieb der Elektronen bestimmt, welcher von den Staaten gefüllt wird, und die leer sind. Dieser Vertrieb wird durch die Fermi-Dirac Statistik beschrieben. Der Vertrieb wird durch die Temperatur der Elektronen, und die Energie von Fermi oder das Niveau von Fermi charakterisiert. Unter absoluten Nullbedingungen kann von der Energie von Fermi als die Energie gedacht werden, bis zu der verfügbare Elektronstaaten besetzt werden. Bei höheren Temperaturen ist die Energie von Fermi die Energie, an der die Wahrscheinlichkeit eines Staates, der wird besetzt, zu 0.5 gefallen ist.

Die Abhängigkeit des Elektronenergievertriebs auf der Temperatur erklärt auch, warum das Leitvermögen eines Halbleiters eine starke Temperaturabhängigkeit hat, weil ein Halbleiter, der bei niedrigeren Temperaturen funktioniert, weniger verfügbare freie Elektronen und Löcher haben wird, die fähig sind, die Arbeit zu tun.

Energieschwung-Streuung

In der vorhergehenden Beschreibung wird eine wichtige Tatsache wegen der Einfachheit ignoriert: die Streuung der Energie. Der Grund, dass die Energien der Staaten in ein Band verbreitert werden, besteht darin, dass die Energie vom Wert des Welle-Vektoren oder K-Vektoren des Elektrons abhängt. Der K-Vektor, in der Quant-Mechanik, ist die Darstellung des Schwungs einer Partikel.

Die Streuungsbeziehung bestimmt die wirksame Masse, M, von Elektronen oder Löchern im Halbleiter gemäß der Formel:

:

Die wirksame Masse ist wichtig, weil sie viele der elektrischen Eigenschaften des Halbleiters, wie das Elektron oder die Löcherbeweglichkeit betrifft, die der Reihe nach den diffusivity der Anklage-Transportunternehmen und das elektrische Leitvermögen des Halbleiters beeinflusst.

Normalerweise ist die wirksame Masse von Elektronen und Löchern verschieden. Das betrifft die Verhältnisleistung des P-Kanals und N-Kanals IGFETs.

Die Spitze des Wertigkeitsbandes und der Boden des Leitungsbandes könnten an diesem demselben Wert von k nicht vorkommen. Materialien mit dieser Situation, wie Silikon und Germanium, sind als indirekte bandgap Materialien bekannt. Materialien, in denen das Band extrema in k, zum Beispiel Gallium arsenide ausgerichtet werden, werden direkte bandgap Halbleiter genannt. Direkte Lücke-Halbleiter sind in optoelectronics besonders wichtig, weil sie als leichte Emitter viel effizienter sind als indirekte Lücke-Materialien.

Transportunternehmen-Generation und Wiederkombination

Wenn ionisierende Strahlung einen Halbleiter schlägt, kann sie ein Elektron aus seinem Energieniveau erregen und folglich ein Loch verlassen. Dieser Prozess ist als Elektronloch-Paar-Generation bekannt. Elektronloch-Paare werden ständig von der Thermalenergie ebenso ohne jede Außenenergiequelle erzeugt.

Elektronloch-Paare sind auch passend sich wiederzuverbinden. Die Bewahrung der Energie fordert, dass diese Wiederkombinationsereignisse, in denen ein Elektron einen Betrag der Energie verliert, die größer ist als die Band-Lücke, durch die Emission der Thermalenergie (in der Form von phonons) oder Radiation (in der Form von Fotonen) begleitet werden.

In einigen Staaten sind die Generation und Wiederkombination von Elektronloch-Paaren in equipoise. Die Zahl von Elektronloch-Paaren im unveränderlichen Staat bei einer gegebenen Temperatur wird durch das Quant statistische Mechanik bestimmt. Das genaue Quant mechanische Mechanismen der Generation und Wiederkombination wird durch die Bewahrung der Energie und Bewahrung des Schwungs geregelt.

Weil die Wahrscheinlichkeit, dass sich Elektronen und Löcher zusammen treffen, zum Produkt ihrer Beträge proportional ist, ist das Produkt im unveränderlichen bei einer gegebenen Temperatur fast unveränderlichen Staat, bestimmend, dass es kein bedeutendes elektrisches Feld gibt (der Transportunternehmen von beiden Typen "erröten lassen", oder sie von Nachbargebieten bewegen könnte, die mehr von ihnen enthalten, um sich zusammen zu treffen), oder äußerlich gesteuerte Paar-Generation. Das Produkt ist eine Funktion der Temperatur als die Wahrscheinlichkeit, genug Thermalenergie zu bekommen, ein Paar Zunahmen mit der Temperatur zu erzeugen, ungefähr exp (E/kT) seiend, wo k die Konstante von Boltzmann ist, ist T absolute Temperatur, und E ist Band-Lücke.

Die Wahrscheinlichkeit der Sitzung wird durch Transportunternehmen-Fallen — Unreinheiten oder Verlagerungen vergrößert, die ein Elektron oder Loch fangen und es halten können, bis ein Paar vollendet wird. Solche Transportunternehmen-Fallen werden manchmal vorsätzlich hinzugefügt, um abzunehmen, die Zeit musste den unveränderlichen Staat erreichen.

Halbisolatoren

Einige Materialien werden als Halbisolatoren klassifiziert. Diese haben elektrisches Leitvermögen näher zu diesem von elektrischen Isolatoren. Halbisolatoren finden Nische-Anwendungen in der Mikroelektronik wie Substrate für HEMT. Ein Beispiel eines allgemeinen Halbisolators ist Gallium arsenide.

Doping

Das Eigentum von Halbleitern, das sie am nützlichsten macht, um elektronische Geräte zu bauen, besteht darin, dass ihr Leitvermögen durch das Einführen von Unreinheiten in ihr Kristallgitter leicht modifiziert werden kann. Der Prozess, kontrollierte Unreinheiten zu einem Halbleiter hinzuzufügen, ist als Doping bekannt. Der Betrag von Unreinheit oder dopant, der zu einem inneren (reinen) Halbleiter hinzugefügt ist, ändert sein Niveau des Leitvermögens. Lackierte Halbleiter werden häufig unwesentlich genannt. Durch das Hinzufügen von Unreinheit zu reinen Halbleitern kann das elektrische Leitvermögen nicht nur durch die Zahl von Unreinheitsatomen sondern auch durch den Typ des Unreinheitsatoms geändert werden, und die Änderungen können Tausend Falten und Million Falten sein. Zum Beispiel hat ein 1-Cm-Muster eines Metalls oder Halbleiters der Ordnung von 10 Atomen. In einem Metall schenkt jedes Atom mindestens ein freies Elektron für die Leitung, so enthält der 1 Cm Metall auf der Ordnung von 10 freien Elektronen. Wohingegen ein 1 Cm des reinen Beispielgermaniums an 20 °C, über 4.2×10 Atome und 2.5×10 freie Elektronen und 2.5×10 Löcher (leere Räume im Kristallgitter enthält, das positive Anklage hat).

Die Hinzufügung von 0.001 % Arsen (eine Unreinheit) schenkt zusätzliche 10 freie Elektronen in demselben Volumen und dem elektrischen Leitvermögen werden durch einen Faktor 10,000 vergrößert.

Dopants

Die als passender dopants gewählten Materialien hängen von den Atomeigenschaften sowohl des dopant als auch des zu lackierenden Materials ab. Im Allgemeinen, dopants, die die gewünschten kontrollierten Änderungen erzeugen, werden entweder als Elektronenakzeptoren oder als Spender klassifiziert. Ein Spender-Atom, das aktiviert (d. h. wird eingetragen ins Kristallgitter) schenkt schwach gebundene Wertigkeitselektronen dem Material, negative Überanklage-Transportunternehmen schaffend. Diese schwach bestimmten Elektronen können sich im Kristallgitter relativ frei bewegen und können Leitung in Gegenwart von einem elektrischen Feld erleichtern. (Die Spender-Atome führen einige Staaten unter, aber sehr in der Nähe vom Leitungsband-Rand ein. Elektronen an diesen Staaten können zum Leitungsband leicht aufgeregt sein, freie Elektronen bei der Raumtemperatur werdend.) Umgekehrt erzeugt ein aktivierter Annehmer ein Loch. Mit Spender-Unreinheiten lackierte Halbleiter werden n-leitend genannt, während diejenigen, die mit Annehmer-Unreinheiten lackiert sind, als P-Typ bekannt sind. Der n und die p Typ-Benennungen zeigen an, welches Anklage-Transportunternehmen als das Majoritätstransportunternehmen des Materials handelt. Das entgegengesetzte Transportunternehmen wird das Minderheitstransportunternehmen genannt, das wegen der Thermalerregung bei einer viel niedrigeren Konzentration im Vergleich zum Majoritätstransportunternehmen besteht.

Zum Beispiel hat das reine Halbleiter-Silikon vier Wertigkeitselektronen. In Silikon sind die allgemeinsten dopants IUPAC Gruppe 13 (allgemein bekannt als Gruppe III) und Gruppe 15 (allgemein bekannt als Gruppe V) Elemente. Gruppe 13 Elemente enthalten alle drei Wertigkeitselektronen, sie veranlassend, als Annehmer, wenn verwendet, zu fungieren, Silikon zu lackieren. Gruppe 15 Elemente haben fünf Wertigkeitselektronen, der ihnen erlaubt, als ein Spender zu handeln. Deshalb schafft ein mit Bor lackierter Silikonkristall einen P-Typ-Halbleiter, wohingegen ein lackierter mit Phosphor auf ein n-leitendes Material hinausläuft.

Transportunternehmen-Konzentration

Die Konzentration von in einen inneren Halbleiter eingeführtem dopant bestimmt seine Konzentration und betrifft indirekt viele seiner elektrischen Eigenschaften. Der wichtigste Faktor, den Doping direkt betrifft, ist die Transportunternehmen-Konzentration des Materials. In einem inneren Halbleiter unter dem Thermalgleichgewicht ist die Konzentration von Elektronen und Löchern gleichwertig. Das, ist

:

Wenn wir einen nichtinneren Halbleiter im Thermalgleichgewicht haben, wird die Beziehung:

:

wo n die Konzentration ist, Elektronen zu führen, ist p die Elektronloch-Konzentration, und n ist die innere Transportunternehmen-Konzentration des Materials. Innere Transportunternehmen-Konzentration ändert sich zwischen Materialien und ist von der Temperatur abhängig. Der n von Silikon ist zum Beispiel grob 1.08×10 Cm an 300 kelvins (Raumtemperatur).

Im Allgemeinen gewährt eine Zunahme im Doping der Konzentration eine Zunahme im Leitvermögen wegen der höheren Konzentration von für die Leitung verfügbaren Transportunternehmen. Degeneriert (sehr hoch) haben lackierte Halbleiter Leitvermögen-Niveaus, die mit Metallen vergleichbar sind, und werden häufig in modernen einheitlichen Stromkreisen als ein Ersatz für Metall verwendet. Häufig wird Exponent plus und minus Symbole verwendet, um Verhältnisdoping-Konzentration in Halbleitern anzuzeigen. Zum Beispiel zeigt n einen n-leitenden Halbleiter mit einem hohen an, degenerieren Sie häufig, Konzentration lackierend. Ähnlich würde p ein sehr leicht lackiertes P-Typ-Material anzeigen. Es ist nützlich zu bemerken, dass sogar degenerierte Niveaus des Dopings niedrige Konzentrationen von Unreinheiten in Bezug auf den Grundhalbleiter einbeziehen. In kristallenem innerem Silikon gibt es ungefähr 5×10 Atome/Cm ³. Das Doping der Konzentration für Silikonhalbleiter kann sich überall von 10 Cm bis 10 Cm erstrecken. Das Doping der Konzentration über ungefähr 10 Cm wird degeneriert bei der Raumtemperatur betrachtet. Degeneriert lackiertes Silikon enthält ein Verhältnis von Unreinheit zu Silikon auf der Ordnung von Teilen pro Tausend. Dieses Verhältnis kann auf Teile pro Milliarde in sehr leicht lackiertem Silikon reduziert werden. Typische Konzentrationswerte fallen irgendwo in dieser Reihe und werden geschneidert, um die gewünschten Eigenschaften im Gerät zu erzeugen, für das der Halbleiter beabsichtigt ist.

Wirkung auf die Band-Struktur

Das Doping eines Halbleiter-Kristalls führt erlaubte Energiestaaten innerhalb der Band-Lücke, aber sehr in der Nähe vom Energieband ein, das dem dopant Typ entspricht. Mit anderen Worten schaffen Spender-Unreinheiten Staaten in der Nähe vom Leitungsband, während Annehmer Staaten in der Nähe vom Wertigkeitsband schaffen. Die Lücke zwischen diesen Energiestaaten und dem nächsten Energieband wird gewöhnlich Dopant-Seite-Abbinden-Energie oder E genannt und ist relativ klein. Zum Beispiel ist der E für Bor im Silikonhauptteil 0.045 eV im Vergleich zur Band-Lücke von Silikon von ungefähr 1.12 eV. Weil E so klein ist, braucht man wenig Energie, die dopant Atome zu ionisieren und freie Transportunternehmen in der Leitung oder Wertigkeitsbands zu schaffen. Gewöhnlich ist die bei der Raumtemperatur verfügbare Thermalenergie genügend, um die meisten dopant zu ionisieren.

Dopants haben auch die wichtige Wirkung, das Niveau von Fermi des Materials zum Energieband auszuwechseln, das dem dopant mit der größten Konzentration entspricht. Da das Niveau von Fermi unveränderlich in einem System im thermodynamischen Gleichgewicht bleiben muss, führt das Stapeln von Schichten von Materialien mit verschiedenen Eigenschaften zu vielen nützlichen elektrischen Eigenschaften. Zum Beispiel sind die Eigenschaften des p-n Verbindungspunkts wegen des Energiebandes, das sich biegt, der infolge des Aufstellens der Niveaus von Fermi im Kontaktieren mit Gebieten des P-Typs und n-leitenden Materials geschieht.

Diese Wirkung wird in einem Band-Diagramm gezeigt. Das Band-Diagramm zeigt normalerweise die Schwankung im Wertigkeitsband und den Leitungsband-Rändern gegen eine Raumdimension an, häufig hat x angezeigt. Die Fermi Energie wird auch gewöhnlich im Diagramm angezeigt. Manchmal wird die innere Energie von Fermi, E, der das Niveau von Fermi ohne Doping ist, gezeigt. Diese Diagramme sind im Erklären der Operation von vielen Arten von Halbleiter-Geräten nützlich.

Vorbereitung von Halbleiter-Materialien

Halbleiter mit voraussagbaren, zuverlässigen elektronischen Eigenschaften sind für die Massenproduktion notwendig. Das Niveau der chemischen erforderlichen Reinheit ist äußerst hoch, weil die Anwesenheit von Unreinheiten sogar in sehr kleinen Verhältnissen große Effekten auf die Eigenschaften des Materials haben kann. Ein hoher Grad der kristallenen Vollkommenheit ist auch erforderlich, da Schulden in der Kristallstruktur (wie Verlagerungen, Zwillinge und Stapeln-Schulden) die Halbleiten-Eigenschaften des Materials stören. Kristallene Schulden sind eine Hauptursache von fehlerhaften Halbleiter-Geräten. Je größer der Kristall, desto schwieriger es die notwendige Vollkommenheit erreichen soll. Aktuelle Massenproduktionsprozesse verwenden Kristallbarren zwischen 100 Mm und 300 Mm (4-12 Zoll) im Durchmesser, die als Zylinder angebaut und in Oblaten aufgeschnitten werden.

Wegen des erforderlichen Niveaus der chemischen Reinheit und der Vollkommenheit der Kristallstruktur, die erforderlich sind, um Halbleiter-Geräte zu machen, sind spezielle Methoden entwickelt worden, um das anfängliche Halbleiter-Material zu erzeugen. Eine Technik, um hohe Reinheit zu erreichen, schließt das Wachsen vom Kristall mit dem Prozess von Czochralski ein. Ein zusätzlicher Schritt, der verwendet werden kann, um weiter Reinheit zu vergrößern, ist als Zonenraffinierung bekannt. In der Zonenraffinierung wird ein Teil eines festen Kristalls geschmolzen. Die Unreinheiten neigen dazu, sich im geschmolzenen Gebiet zu konzentrieren, während das gewünschte Material das Verlassen des festen Materials reiner und mit weniger kristallenen Schulden wiederkristallisiert.

In Produktionshalbleiter-Geräten, die heterojunctions zwischen verschiedenen Halbleiter-Materialien einschließen, ist das unveränderliche Gitter, der die Länge des sich wiederholenden Elements der Kristallstruktur ist, wichtig, für die Vereinbarkeit von Materialien zu bestimmen.

Siehe auch

• Wellen von Bloch
• Dichte von Staaten
• Wirksame Masse
• Elektronbeweglichkeit
• Elektronische Band-Struktur
• Exciton
• Liste von Halbleiter-Materialien
• Parameter von Luttinger
• Material-Wissenschaft
• Organische Halbleiter
• Quant tunneling
• HALB-Schriftart
• Halbleiter-Span
• Halbleiter-Verdichtung
• Halbleiter-Gerät-Herstellung
• Halbleiter-Industrie
• Dünner Film
• Dicht verbindliches Modell

Weiterführende Literatur

Links

• Die Halbleiter-Seite von Howstuffworks
• Halbleiter-Konzepte an der Hyperphysik
• Halbleiter Ruhmeshalle von OneSource, Wörterverzeichnis
• Grundsätze von Halbleiter-Geräten durch Bart Van Zeghbroeck, Universität Colorados. Ein Online-Lehrbuch]
• Elektrotechnische Lehrreihe von US-Marine

Physikalische

• NSM-Archiv-Eigenschaften von Halbleitern]
• Halbleiter-Hersteller-Liste
• RECHENMASCHINE: Einführung in Halbleiter-Geräte - durch Gerhard Klimeck und Dragica Vasileska, online Quelle mit Simulierungswerkzeugen auf nanoHUB erfahrend
• Organische Halbleiter-Seite
• DoITPoMS lehrend und das Lernen des Pakets - "Einführung in Halbleiter"
• Halbleiter R&D Talent-Positionen meldet