Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wykład II Rodzaje półprzewodników. Wybrane materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych Półprzewodnik Szerokość pasma zabronionego[eV]

Коpie: 1
Wykład III Rodzaje półprzewodników. Materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych Półprzewodnik Szerokość pasma zabronionego[eV] 300K.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wykład II Rodzaje półprzewodników. Wybrane materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych Półprzewodnik Szerokość pasma zabronionego[eV]"— Zapis prezentacji:

1 Wykład II Rodzaje półprzewodników

2

3 Wybrane materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych Półprzewodnik Szerokość pasma zabronionego[eV] 300K Ruchliwość [cm 2 /Vs] Względna stała dielektryczna Kondukt. cieplna [WmK -1 ] Krzem1, ,71,45 German0, ,00,55 Arsenek galu1, ,10,44 Antymonek galu 0, ,33 Arsenek indu0, ,27 Fosforek indu1, ,10,68 Antymonek indu 0, ,17

4 Materiały Grupy IV Im mniejsza E g tym większa odległość do najbliższych sąsiadów d Atom E g (eV) d (Å) C Si Ge Sn (półmetal) Pb ( metal) str wurcytu

5 Materiały IV grupy C, Si, Ge, Sn - struktura diamentu Pb – struktura fcc bcc fcc fcc - face centered cubic bcc – body centered cubic

6 Komórka elementarna struktury blendy cynkowej

7 Półprzewodniki atomowe C (diament), Si, Ge, Sn (tzw. szara cyna lub α- Sn) Wiązanie tetraedryczne w strukturze diamentu. Każdy atom ma 4 najbliższych sąsiadów. wiązanie: sp 3 kowalencyjne. Również niektóre pierwiastki V i VI grupy są półprzewodnikami! P S, Se, Te

8 Związki III-V III V B N Al P Ga As In Sb Tl nie używane Bi BN, BP, BAs; AlN, AlP, AlAs, AlSb GaN, GaP, GaAs, GaSb; InP, InAs, InSb,….

9 Związki III-V zastosowania: detektory IR, diody LED, przełączniki BN, BP, BAs; AlN, AlP, AlAs, AlSb GaN, GaP, GaAs, GaSb; InP, InAs, InSb,…. Eg maleje zaś d rośnie w dół tablicy UOP Wiązanie tetraedryczne! Struktura blendy cynkowej. Niektóre związki (B i N ): struktura wurcytu Wiązanie: mieszane, kowalencyjno-jonowe Blenda cynkowa Wurcyt

10 Widok z góry (wzdłuż osi c) i z boku struktury wurcytu

11 Związki II-VI II VI Zn O Cd S Hg Se Mn Te nie używany Po ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe; CdS, CdSe, CdTe HgS, HgSe, HgTe, wybrane związki z Mn….

12 zastosowania: detektory IR, diody LED, przełączniki ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe; CdS, CdSe, CdTe HgS, HgSe, HgTe (półmetale); związki z Mn Eg maleje zaś d rośnie w dół tablicy UOP Duże przerwy wzbr.! (za wyjątkiem związków z Hg które są półmetalami z zerową przerwą. Wiązanie tetraedryczne! Niektóre blenda cynkowa, niektóre str. wurcytu Wiązanie: bardziej jonowe niż kowalencyjne Związki II-VI

13 Związki IV- IV IV C Si Ge Sn SiC Inne: GeC, SnC, SiGe, SiSn, GeSn – nie można zrealizować lub nie są półprzewodnikami SiC: blenda cynkowa (półprzewodnik), heksagonalna gęsto upakowana (duża przerwa, izolator).

14 IV VI C O Si S Ge Se Sn Te Pb PbS, PbTe, PbSe, SnS Inne : SnTe, GeSe, nie można zrealizować lub nie są półprzewodnikami Związki IV- VI

15 zastosowania: detektory IR, przełączniki PbS, PbTe struktura blendy cynkowej Inne:~ 100% wiązania jonowe Małe przerwy (detektory IR)

16 W większości izolatory: NaCl, CsCl, Brak wiązań tetraedrycznych ~ 100% wiązania jonowe Struktura typu CsCl lub NaCl Duże przerwy wzbronione lk=12 Związki I-VII lk=8

17 Tlenki Izolatory (duże przerwy wzbronione) Niektóre są półprzewodnikami: CuO, Cu 2 O, ZnO niezbyt dobrze rozumiane, nieliczne zastosowania (poza ZnO m.in.. przetwornik ultradźwiękowy, fotowoltaika (partner typu n do CdTe typu p /lub materiał organiczny typu p !) W niskichT, niektóre tlenki są nadprzewodnikami Wiele wysokotemp. nadprzewodników jest wykonane na bazie La 2 CuO 4 (T c ~ 135K)

18 Półprzewodniki z prostą i skośną przerwą wzbronioną

19 E(k) (relacja dyspersji) dla krzemu

20 a) E(k) dla Si i GaAs b)Powierzchnia stałej energii dla Si, w pobliżu 6 minimów pasma przewodnictwa w kierunku punktu X.. E(k) dla Si i GaAs

21 E(k) (relacja dyspersji) dla germanu

22 E(k) (relacja dyspersji) dla GaAs i AlAs

23 Historia Isamu Akasaki 1985 monokryształ GaN na szafirze 1989 niebieska LED p-n GaN, p-typ otrzymany poprzez bombardowanie elektronami GaN:Mg, (prototyp) Shuji Nakamura 1993 – pierwsza zielona, niebieska, fiolet. i biała (o wysokiej jasności) LED na GaN (epitaksjalna warstwa MOCVD na szafirze),(wodór pasywuje akceptory), masowa produkcja 1995 –pierwszy biało-niebieski laser na GaN ze studnią kwantową

24 GaN przegląd k rys ztał GaN s/galliumnitride.jpg wiki/Gallium_nitride Stała sieci 300K a 0 = nm c 0 = nm gęstość 300K6.095 g.cm -3 Epiwarstwa GaN na szafirze Wurcyt

25 GaN struktura pasmowa i I strefa Brillouina

26

27 GaN Wytrzymały na duże pole elektryczne: 3MV/cm Odporność na wysoką temp. (duża przerwa) Duża gęstość prądu Duża szybkość przełączania

28 Widmo promieniowania i energie wzbronione

29

30 Ga P As GaAs (1+x) P x

31

32

33 Izolatory topologiczne PbSnSe i PbSnTe Dla przyszłych zastosowań elektronicznych kluczową cechą tych materiałów jest bardzo duże przewodnictwo elektryczne ich powierzchni. Jest to rezultat właśnie tych szczególnych, topologicznych, właściwości elektronowych stanów powierzchniowych przewodzących prąd, które uniemożliwiają rozpraszanie elektronów. Oczekuje się, że taka ochrona topologiczna pozwoli na znacznie szybszy przepływ prądu elektrycznego i wydatne zmniejszenie wydzielania ciepła w układach mikro- i nanoelektronicznych. Egzotyczne własności kwantowe stanów elektronowych, a zwłaszcza sprzężenie ruchu orbitalnego elektronów z ich spinowym momentem magnetycznym budzi także nadzieję na nowe zastosowania takich powierzchniowych prądów spinowych w spintronice - nowej gałęzi elektroniki, rozwijanej także w IF PAN.

34 Chalkopiryt Struktura ABC 2 Czerwone i żółte sfery – metal Zielone – anion - niemetal – każdy anion ma w sąsiedztwie 2 atomy metalu A i 2 atomy metalu B Zwykle d AC

35 Delafosyt I-III-O 2 Np. TCO (transparent conductive oxide): (Cu, Ag) (Al,Ga,In)O 2 CuGaO 2

36 Struktura NiAs – półprzewodniki magnetyczne (MnAs) Atomy metalu – czerwone kule; tworzą strukturę hcp (hexagonal closed packed) Atomy półprzewodnika – zielone kule

37 Perovskity 1.Ferroelektryki – polaryzacja ferroelektryczna wynika z przesunięcia jonów 1.LaAlO 3 –podłoża 2.Nadprzewodniki wysokotemperaturowe Ca (Ba,Sr)Ti O 3

38 Stop Nie – i uporządkowany (typu CuPt)


Pobierz ppt "Wykład II Rodzaje półprzewodników. Wybrane materiały stosowane w produkcji przyrządów półprzewodnikowych Półprzewodnik Szerokość pasma zabronionego[eV]"

Podobne prezentacje


Reklamy Google