为什么晶体硅常用作半导体材料
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硅非为:非晶硅,多晶硅,单晶硅单晶硅是有多晶硅提纯而来的,多晶硅内有很多晶向的小单元,而单晶硅只有一种晶向。常用到的是和晶向。
因为半导体是薄膜工艺,要在硅衬底上生长外延层,在外延层中做器件,用单晶硅做衬底,保证生长的外延层的方向和衬底一致,保证了结构的致密性,稳定性,在整个晶体中都是长程有序,而不是在单个的小单元内是长程有序
为什么晶体硅常用作半导体材料
超纯晶体硅能够成为重要的半导体材料,用来大量地制造半导体器件,是因为超纯硅中充满电子的价带和为充满电子的导带间的能量间隔比绝缘体小,一般为0.5-0.3eV。价带是充满电子的原子轨道能级所形成的低能量带,任何能量变化通常都发生在价带内。当光照或加热时,价带电子容易激发到导带上去,而价带的电子激发去了导带,则留下了“空穴”,电子和“空穴”都是可以只有的移动的电子或离子。在电场作用下可以涌动,传到电流。这样,两种能带(指价带和导带)就有了半导体的特征。自由移动的电子或离子的多少,取决于禁带宽度和温度。随着温度升高,电子容易被激发越过禁带,因而导电性能增加。
硅在常温下是以晶体固态的形式存在,颜色是灰黑色,并且具有闪亮的金属光泽,这种硅多指的是粗硅。想要得到超纯的晶体硅需要进一步的工业加工。
在工业上,首先用焦炭在电炉中接近3000℃条件下与石英砂反应,首先得到的是粗硅,这是得到超纯晶体硅的前提。随后将粗硅与氯气或盐酸,在高温条件下得到四氯化硅或三氯氢硅,最后用精馏的方法将将四氯化硅和三氯氢硅也是在高温条件下,通入氢气得到高纯硅。
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