工程化学教案 第八章 电场中，负的电子和正的“空穴”的逆向运动而形成电流。这就是半导体导电的机制， 电子或空穴都被称为“载流子”。半导体也就由此而区分为两种类型，以电子导电为主 的半导体，叫型半导体：空穴导电为主的，则叫p型半导体。由纯单质组成的本征半 导体中，Si、Ge均属于n型半导体。 高纯半导体的导电性能很差，常用“掺杂”来改善其导电性，如在锗中掺入1%的杂 质，其导电能力可提高百万倍。 1.无机半导体的类型 半导体材料是多种多样的，目前仍在迅速发展之中（例如有机半导体的出现）。下面将 无机半导体材料大致分类。 (1)元素半导体：如前所述，具有半导体性质的元素很多，但实际应用的纯元素半导 体只有G©、S1两种。硅的半导体性质比储优良，可使用温度广，可靠性更高，且资源 丰富，因此成为元素半导体中的支柱材料。 (2)掺杂半导体：在元素单质半导体的基础上发展的掺杂半导体，型的主要有Si(P, As)、Ge(As):p型的有Si(B、Al)、Ge(Ga)等。杂质元素在Si、Ge中都有一定的溶解 度，这在很大程度上取决于杂质原子与硅（或锗）原子半径的差值。一般是半径差越大， 则溶解度较小。此外杂质原子的外层电子数与硅（或锗）越不同，其溶解度也越小 (3)化合物半导体：如前所述，周期表中相应元素间可形成化合物半导体。 化合物半导体的最大特点在于，可以按任意比例混合两种以上的的化合物，从而得到混 合晶体化合物半导体，其性质将介于原来两种化合物半导体之间。理论上说，化合物半 导体的数量将是很多的。但由于制备及提纯技术上的困难，目前实用的化合物半导体， 最多的还是AVA化合物，其中性能最好的材料是砷化傢GaAs。它的外观呈亮灰色 有金属光泽，性硬而脆。一般掺入杂质碲Te后，可制备n型GaAs:掺入杂质Zn或Cd 时，得到p型GaAs半导体。 (4)缺陷半导体：许多离子化合物都可能形成正或负离子短缺的缺陷化合物。这些化 合物中正、负离子数之比，不再是简单的整数比，故又称非整比化合物。例如，负离子 短缺的非整比化合物，其组成分别对应于W1-x(M、Y正、负离子化合价相同：x表示 负离子空位)或M1+xY(间隙金属离子)，均属于n型半导体。 21 工程化学教案 第八章 • • 21 电场中，负的电子和正的“空穴”的逆向运动而形成电流。这就是半导体导电的机制， 电子或空穴都被称为“载流子”。半导体也就由此而区分为两种类型，以电子导电为主 的半导体，叫 n 型半导体；空穴导电为主的，则叫 p 型半导体。由纯单质组成的本征半 导体中，Si、Ge 均属于 n 型半导体。 高纯半导体的导电性能很差，常用“掺杂”来改善其导电性，如在锗中掺入 1%的杂 质，其导电能力可提高百万倍。 1. 无机半导体的类型 半导体材料是多种多样的，目前仍在迅速发展之中（例如有机半导体的出现）。下面将 无机半导体材料大致分类。 （1）元素半导体：如前所述，具有半导体性质的元素很多，但实际应用的纯元素半导 体只有 Ge、Si 两种。硅的半导体性质比锗优良，可使用温度广，可靠性更高，且资源 丰富，因此成为元素半导体中的支柱材料。 （2）掺杂半导体：在元素单质半导体的基础上发展的掺杂半导体，n 型的主要有 Si(P， As)、Ge(As)；p 型的有 Si(B、Al)、Ge(Ga)等。杂质元素在 Si、Ge 中都有一定的溶解 度，这在很大程度上取决于杂质原子与硅（或锗）原子半径的差值。一般是半径差越大， 则溶解度较小。此外杂质原子的外层电子数与硅（或锗）越不同，其溶解度也越小。 （3）化合物半导体：如前所述，周期表中相应元素间可形成化合物半导体。 化合物半导体的最大特点在于，可以按任意比例混合两种以上的的化合物，从而得到混 合晶体化合物半导体，其性质将介于原来两种化合物半导体之间。理论上说，化合物半 导体的数量将是很多的。但由于制备及提纯技术上的困难，目前实用的化合物半导体， 最多的还是ⅢA ⅤA 化合物，其中性能最好的材料是砷化镓 GaAs。它的外观呈亮灰色， 有金属光泽，性硬而脆。一般掺入杂质碲 Te 后，可制备 n 型 GaAs；掺入杂质 Zn 或 Cd 时，得到 p 型 GaAs 半导体。 （4）缺陷半导体：许多离子化合物都可能形成正或负离子短缺的缺陷化合物。这些化 合物中正、负离子数之比，不再是简单的整数比，故又称非整比化合物。例如，负离子 短缺的非整比化合物，其组成分别对应于 MY1-x（M、Y 正、负离子化合价相同；x 表示 负离子空位）或 M1+xY（间隙金属离子），均属于 n 型半导体