先进化合物半导体材料.pptVIP

*InPΔ直接带隙，InP的禁带宽度约1.35eV，基于InP的发光器件、激光器及光探测器件，响应波长为μm，是石英光纤通信中传输损耗最小的波段。ΔInP基太阳能电池不仅有高的转换效率，而且其抗辐射性能还优于GaAS电池；InP表面复合速度小，电池寿命更长。ΔInP的热导率比GaAs高，在同类器件中有较好的热性能。*Δ掺入适当的深施主（Fe），可制得半绝缘单晶。高纯材料在适当条件下退火，也可得到半绝缘性能。ΔInP是制备高速器件和电路、光电集成电路的重要衬底材料。InP单晶作为衬底材料，其制备工艺难度比GaAs大，成晶率较低。ΔInP单晶生产成本较高。目前产量远低于GaAs。*GaPΔ常温下，非掺杂GaP单晶为橙红色透明晶体。空气中稳定，750℃以下不氧化，真空中1100℃开始离解。Δ1929年，GaP化合物出现。Δ1955年观察到GaP的发光现象。1960-1961年间对GaP制成的LED进行了大量研究。1969年制成红、绿色GaPLED。GaP成为主要的可见光LED材料。ΔGaP是间接带隙半导体，其发光与杂质有关。其带隙为2.26eV(300K)。利用等电子陷阱（掺N）所形成的束缚激子复合可获得相当高的发光效率。*ΔGaP中掺N浓度约1019cm-3时，N是绿色发光中心。Δ掺N浓度再高时，会形成N-N对，N-N对形成的激子复合时发黄光。Δ在GaP中掺Zn-O对，Zn-O复合体可视为等价分子，亦可成为等电子陷阱，它所形成的束缚激子复合发红光。Δ绿色发光另外的机制：伴有声子发射的自由激子复合发光和自由空穴与被施主俘获的电子复合发光。Δ高纯GaP样品在500℃以上才发生本征导电。一般情况其输运性质取决于杂质和缺陷。*施主杂质电离能/meV受主杂质电离能/meV过渡金属杂质电离能/meVOSSeTeSiGeSn+897-107-105-92.6-85-204-72CSiGeCuMgZnCd+54.3+210+265+530，580，650+59.9+69.7+102.2TiVCrMnFeCoNi-500，+1000-580-1200，-500+400，-430+820，-260+410，-330+510GaP中杂质的电离能*Δ间接跃迁型材料要实现跃迁必须与晶格作用，把部分动量交给晶格或从晶格取得一部分动量，也就是要与声子作用，才能满足动量守恒的要求，因而非直接跃迁发生的几率是很小的(约为直接跃迁的l／1000)，它的发光效率要比直接跃迁型材料低。Δ但是，目前已用GaP制出了很好的发红、绿、黄等光的发光二极管，而且发光效率很高，这是因为某些杂质在GaP，中可形成发光的辐射复合中心，使GaP中的间接跃迁向直接跃迁转化的缘故。Δ当GaP掺入一些杂质时，这些杂质在禁带中形成一定的杂质能级，导带中的电子和价带中的空穴可通过这些杂质能级进行复合而发光。（发光的颜色是由能隙决定的）。Δ另外，还可以形成一种等电子陷阱束缚激子将间接跃迁转化为直接跃迁而发光。**GaP的热胀系数与温度的关系*logop-型GaP的热导率与温度的关系*3.Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料-Ⅵ族化合物半导体，指元素周期表中Ⅱ族元素（Zn、Cd、Hg）和Ⅵ族元素（S、Se、Te、O）组成的化合物半导体。01与Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料比较Ⅱ-Ⅵ族化合物有以下一些特点：02Ⅱ族元素和Ⅵ族元素在周期表中的位置相距比Ⅲ族和Ⅴ族的大，故Ⅱ-Ⅵ族的负电性差值大，其离子键成分比Ⅲ-Ⅴ族化合物大。03禁带宽度变化范围大，具有直接跃迁的能带结构等优点。因此在固体发光、激光、显示、红外、压电效应等器件方面都有着广泛的应用。04*Ⅱ-Ⅵ族化合物熔点较高，在熔点下具有一定的气压，而且组成化合物的单质蒸汽压也较高。制备Ⅱ-Ⅵ族化合物的完整单晶体比较困难；除CdTe可以生成两种导电类型的晶体外，其它均为单一的导电类型，而且多数为N型，很难用掺杂方法获得P型材料。这是由于Ⅱ-Ⅵ族化合物晶体内点缺陷密度大，易发生补偿效应。这类材料除少数外，很难制成P-N结。这限制了Ⅱ-Ⅵ族化合物材料在生产方面和应用方面不如Ⅲ-Ⅴ族化合物材料普遍。II—VI族化合物晶体结构分为两类：闪锌矿结构（ZnSeHgSeZnTe），纤锌矿结构（ZnSCdSHgSCdSe）。*-Ⅵ族化合物的能带结构都是直接跃迁型，且在Г点（k=0）的能带间隙（禁带宽度）比周期表中同一系列中的Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体和元素半导体的Eg大。如:ZnSe的Eg=2.7eV、GaAs的Eg=1.43eV、Ge的Eg=0.67eV。-Ⅵ族化