Основные электрофизические свойства материалов современной электроники

Основные электрофизические свойства важнейших полупроводниковых материалов (ширина запрещённой зоны, подвижность носителей тока, температура плавления и т.д.) представлены в табл. 1. Ширина запрещенной зоны ΔE_g является одним из фундаментальных параметров полупроводниковых материалов. Чем больше ΔE_g, тем выше допустимая рабочая температура и тем более сдвинут в коротковолновую область спектра рабочий диапазон приборов, создаваемых на основе соответствующих полупроводниковых материалов. Например, максимальная рабочая температура германиевых приборов не превышает 50-60°С, для кремниевых приборов она возрастает до 150-170°С, а для приборов на основе GaAs достигает 250-300°С; длинноволновая граница собственной фотопроводимости составляет: для InSb - 5,4 мкм (77 К), InAs - 3,2 мкм (195 К), Ge - 1,8 мкм (300 К), Si - 1 мкм (300 К), GaAs - 0,92 мкм (300 К). Величина ΔE_g хорошо коррелирует с температурой плавления. Обе эти величины возрастают с ростом энергии связи атомов в кристаллической решетке, поэтому для широкозонных полупроводниковых материалов характерны высокие температуры плавления, что создает большие трудности на пути создания чистых и структурно совершенных монокристаллов таких полупроводниковых материалов. Подвижность носителей тока в значительной мере определяет частотные характеристики полупроводниковых приборов. Для создания приборов сверхвысокочастотного диапазона необходимы полупроводниковые материалы, обладающие высокими значениями m. Аналогичное требование предъявляется и к полупроводниковым материалам, используемым для изготовления фотоприемников. Температура плавления и период кристаллической решетки, а также коэффициент линейного термического расширения играют первостепенную роль при конструировании гетероэпитаксиальных композиций. Для создания совершенных гетероструктур желательно использовать полупроводниковые материалы, обладающие одинаковым типом кристаллической решетки и минимальными различиями в величинах ее периода и коэффициентах термического расширения. Плотность полупроводниковых материалов определяет такие важные технические характеристики, как удельный расход материала, масса прибора.

Таблица 1. Основные свойства важнейших полупроводниковых материалов.