光电信息导论4-4.pdf

光电信息导论 中山大学电子与信息工程学院 王钢 stswangg@sysu.edu.cn Part II: 半导体光电子材料 2. 三族砷化物、三族磷化物等 半导体材料及其应用 2.1 第二代半导体材料概述 2.2 砷化镓磷化铟材料特性 2.3 半导体材料的合金 2.4 砷化镓磷化铟的制备 2.5 砷化镓磷化铟的应用 2.1 第二代半导体材料概述 移动通讯设备 光纤通讯 卫星通讯 化合物半导体材料的研究可以追溯到上世纪初，最早报导的 是1910年Thiel等人研究的磷化铟(InP)材料。1952年，德国科学家 Welker 首次把III-V族化合物作为一种新的半导体族来研究，并指出它 们具有Ge、Si等元素半导体材料所不具备有优越特性。 随着移动通信的飞速发展，以砷化镓(GaAs)和磷化铟(InP) 为代表 的第二代半导体开始崭露头角 元素半导体VS 化合物半导体  元素半导体：通过（非极性）共价键在最外层形成8个电子 的稳定结构。所以一般是IV-IV成键。  化合物半导体：通过（极性）共价键在最外层形成8个电子 的稳定结构。可以是III-V 、II-VI 等成键方式。 a) 一些化合物半导体，实际上也带有弱的离子键特性。 b) 化合物半导体也具有更为复杂的成键方式，比如In O 是III-VI 成键； 2 3 一般这种成键方式的材料，相应的晶体结构也比较复杂。 In atom InP 晶胞（闪锌矿结构） 含80原子的In O 晶胞 2 3 （复杂的立方结构） 元素半导体VS 化合物半导体  第二代半导体是化合物半导体， 4 5 6 7 8 Be B C N O 由于其相比Si、Ge ，有更多的元 12 13 14 15 16 素选择，因此其包含更为丰富的 Mg Al Si P S 材料和更为丰富的半导体特性。 30 31 32 33 34 a) 金属元素Al 、Ga、In ；非金属 Zn Ga Ge As Se 元素P 、As ，有时也使用N 、Sb。 48 49 50 51 52 b) 化合物半导体还可以形成三元 Cd In Sn Sb Te 或四元合金，进一步增加了材 80 81 82 83 84 料的功能选择，如