半導(dǎo)體材料導(dǎo)論1

1、第一章 半導(dǎo)體材料綜述半導(dǎo)體材料綜述材料學(xué)院徐桂英半導(dǎo)體材料導(dǎo)論Contents第一章第一章 半導(dǎo)體材料綜述半導(dǎo)體材料綜述第二章第二章 基本原理基本原理第三章第三章 半導(dǎo)體材料的性質(zhì)與性能半導(dǎo)體材料的性質(zhì)與性能第四章第四章 對(duì)半導(dǎo)體材料的技術(shù)要求對(duì)半導(dǎo)體材料的技術(shù)要求第八章第八章 半導(dǎo)體材料的發(fā)展展望半導(dǎo)體材料的發(fā)展展望 第七章第七章 半導(dǎo)體材料的應(yīng)用半導(dǎo)體材料的應(yīng)用第五章第五章 半導(dǎo)體材料的制備半導(dǎo)體材料的制備第六章第六章 一些主要的半導(dǎo)體材料一些主要的半導(dǎo)體材料參考書：半導(dǎo)體材料淺釋 - 在超星圖書網(wǎng)下載。第一章：第一章：半導(dǎo)體材料綜述半導(dǎo)體材料綜述 半導(dǎo)體已成為家喻戶曉的名詞，收音機(jī)是半

2、導(dǎo)體的、電視機(jī)是半導(dǎo)體的、計(jì)算器及計(jì)算機(jī)也是半導(dǎo)體的。那么哪些是半導(dǎo)體材料？它有哪些特征？1 半導(dǎo)體材料的特征半導(dǎo)體材料的特征半導(dǎo)體材料在自然界及人工合成的材料中是一個(gè)大的部類。顧名思義，半導(dǎo)體在其電的傳導(dǎo)性方面，其電導(dǎo)率低于導(dǎo)體，而高于絕緣體。它具有如下的主要特征。n（1）在室溫下，它的電導(dǎo)率在10310-9S/cm之間,S為西門子，電導(dǎo)單位，S=1/r(W. cm) ； 一般金屬為107104S/cm,而絕緣體則10-10，最低可達(dá)10-17。同時(shí)，同一種半導(dǎo)體材料，因其摻入的雜質(zhì)量不同，可使其電導(dǎo)率在幾個(gè)到十幾個(gè)數(shù)量級(jí)的范圍內(nèi)變化，也可因光照和射線輻照明顯地改變其電導(dǎo)率；而金屬的導(dǎo)電性受

3、雜質(zhì)的影響，一般只在百分之幾十的范圍內(nèi)變化，不受光照的影響。n（2）當(dāng)其純度較高時(shí)，其電導(dǎo)率的溫度系數(shù)為正值，即隨著溫度升高，它的電導(dǎo)率增大；而金屬導(dǎo)體則相反，其電導(dǎo)率的溫度系數(shù)為負(fù)值。n（3）有兩種載流子參加導(dǎo)電。一種是為大家所熟悉的電子，另一種則是帶正電的載流子，稱為空穴。而且同一種半導(dǎo)體材料，既可以形成以電子為主的導(dǎo)電，也可以形成以空穴為主的導(dǎo)電。在金屬中是僅靠電子導(dǎo)電，而在電解質(zhì)中，則靠正離子和負(fù)離子同時(shí)導(dǎo)電。1.2半導(dǎo)體材料的類別對(duì)半導(dǎo)體材料可從不同的角度進(jìn)行分類例如：n根據(jù)其性能可分為高溫半導(dǎo)體、磁性半導(dǎo)體、熱電半導(dǎo)體；n根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)可分為金剛石型、閃鋅礦型、纖鋅礦型、黃銅礦型半

4、導(dǎo)體；n根據(jù)其結(jié)晶程度可分為晶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、微晶半導(dǎo)體，n但比較通用且覆蓋面較全的則是按其化學(xué)組成的分類，依此可分為：元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體和固溶半導(dǎo)體三大類，見表1。在化合物半導(dǎo)體中，有機(jī)化合物半導(dǎo)體雖然種類不少，但至今仍處于研究探索階段，所以本書在敘述中只限于無機(jī)化合物半導(dǎo)體材料，簡稱化合物半導(dǎo)體材料。表1.1 半導(dǎo)體材料分類及其開發(fā)情況* 此處所列子項(xiàng)只舉其中重要者，并未完全列出。1.2.1 元素半導(dǎo)體已知有12個(gè)元素具有半導(dǎo)體性質(zhì)，它們?cè)谠刂芷诒碇械奈恢萌鐖D1.1所示。從這里也可以看出半導(dǎo)體材料與物質(zhì)結(jié)構(gòu)的密切關(guān)系。n處于III-A族的只有硼，其熔點(diǎn)高(2300oC)，制備

5、單晶困難，而且其載流子遷移率很低，對(duì)它研究的不多，未獲實(shí)際應(yīng)用。nIV-A 族中第一個(gè)是碳，它的同素異形體之一金剛石具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，但制備單晶困難，是目前研究的重點(diǎn)；石墨是碳的另一個(gè)同素異形體，系層狀結(jié)構(gòu)，難以獲得單晶，故作為半導(dǎo)體材料未獲得應(yīng)用。nIV-A族的第二個(gè)元素是硅，具有優(yōu)良的半導(dǎo)體性質(zhì)，是現(xiàn)代最主要的半導(dǎo)體材料。再往下是鍺，它具有良好的半導(dǎo)體的性質(zhì)，是重要的半導(dǎo)體材料之一。n錫在常溫下的同素異形體為b-Sn，屬六方晶系，但在13.2oC以下 可變?yōu)榱⒎骄祷义a（a-Sn）。灰錫具有半導(dǎo)體性質(zhì)，屬立方晶系。在從b-Sn轉(zhuǎn)化為a-Sn 的過程中，體積增大并變粉末，故難以在實(shí)際中應(yīng)

6、用。圖1.1元素半導(dǎo)體在周期表中的位置B硼C碳Si硅Sb銻S硫Sn錫Ge鍺As砷P磷Te碲Se硒I碘n在磷的同素異形體中，只有黑磷具有半導(dǎo)體性質(zhì)，由于制備黑磷及其單晶的難度較大，未獲工業(yè)應(yīng)用。n砷的同素異形體之一的灰砷具有半導(dǎo)體性質(zhì)，但由于制備單晶困難，且其遷移率較低，故未獲應(yīng)用。n銻的同素異形體之一的黑銻具有半導(dǎo)體性質(zhì)，但它在0oC以上不穩(wěn)定，亦未獲應(yīng)用。n硫的電阻率很高，屬絕緣體，但它具有明顯的光電導(dǎo)性質(zhì)。硫作為半導(dǎo)體材料還未獲得應(yīng)用。n硒的半導(dǎo)體性質(zhì)發(fā)現(xiàn)得很早，現(xiàn)用于制作整流器、光電導(dǎo)器件等。n碲的半導(dǎo)體性質(zhì)已有較多的研究，但因尚未找到n型摻雜劑等原因，未得到應(yīng)用。n化合物半導(dǎo)體材料的種

7、類繁多，性能各異，因此用途也就多種多樣。n化合物半導(dǎo)體按其構(gòu)成的元素?cái)?shù)量可分為二元、三元、四元等。n按其構(gòu)成元素在元素周期表中的位置可分為III-V 族、II-IV-V族等等。n如果要問哪些化合物是半導(dǎo)體，哪些不是，有沒有規(guī)律性？應(yīng)該回答說，規(guī)律性是有的，但還沒有找到一個(gè)嚴(yán)密的公式可以毫無例外地判斷某個(gè)化合物是否屬于半導(dǎo)體。n常用的方法是先找到一個(gè)已知的化合物半導(dǎo)體，然后按元素周期表的規(guī)律進(jìn)行替換（參照?qǐng)D1.1） 。1.2.2 化合物半導(dǎo)體：n例如我們看砷化鎵：它是半導(dǎo)體，如果把Ga下面的In替換鎵，就變成InAs，也是半導(dǎo)體，同樣，如果把As替換成P或Sb，同樣也是半導(dǎo)體。n這種替換是垂直方

8、向的，它服從周期表的規(guī)律，即從上往下金屬性變強(qiáng)，最后就不是半導(dǎo)體了。n也可以在周期表中進(jìn)行橫向置換，仍以GaAs為中心，Ga向左移變成Zn，As向右移變成Se，ZnSe是半導(dǎo)體。n這些置換都要注意原子價(jià)的平衡。在垂直移動(dòng)時(shí)，原子價(jià)不發(fā)生變化，但在橫向移動(dòng)時(shí)，就要考慮兩個(gè)元素同時(shí)平移。n同時(shí)在原子價(jià)總和不變的前提下也可以用兩元素取代一個(gè)，例如ZnSe，Zn是二價(jià)，與可以用其左右的Cu與Ga取代，即CuGaSe2也是半導(dǎo)體材料。這樣可以導(dǎo)出三元化合物半導(dǎo)體。n另外可用莫塞（Mooser）-皮爾猻（Pearson） 法則來進(jìn)行推算，此法能預(yù)測大多數(shù)化合物是否具有半導(dǎo)體性質(zhì)，但對(duì)某些化合物，如金屬的硼

9、化物的判斷就不夠準(zhǔn)確。u由兩個(gè)或兩個(gè)以上的元素構(gòu)成的具有足夠的含量的固體溶液，如果具有半導(dǎo)體性質(zhì)，就稱為固溶半導(dǎo)體，簡稱固溶體或混晶。u因?yàn)椴豢赡茏鞒鼋^對(duì)純的物質(zhì)，材料經(jīng)提純后總要?dú)埩粢欢〝?shù)量的雜質(zhì)，而且半導(dǎo)體材料還要有意地?fù)饺胍欢ǖ碾s質(zhì)，在這些情況下，雜質(zhì)與本體材料也形成固溶體，但因這些雜質(zhì)的含量較低，在半導(dǎo)體材料的分類中不屬于固溶半導(dǎo)體。u另一方面，固溶半導(dǎo)體又區(qū)別于化合物半導(dǎo)體，因后者是靠其價(jià)鍵按一定化學(xué)配比所構(gòu)成的。固溶體則在其固溶度范圍內(nèi)，其組成元素的含量可連續(xù)變化，其半導(dǎo)體及有關(guān)性質(zhì)也隨之變化。u固溶體增加了材料的多樣性，為應(yīng)用提供了更多的選擇性。u為了使固溶體具有半導(dǎo)體性質(zhì)常常使

10、兩種半導(dǎo)體互溶，如Si1-xGex（其中x 1)；也可將化合物半導(dǎo)體中的一個(gè)元素或兩個(gè)元素用其同族元素局部取代，如用Al來局部取代GaAs中的Ga，即Ga1-xAlxAs，或用In局部取代Ga，用P局部取代As形成Ga1-xInxAs1-yPy 等等。u固溶半導(dǎo)體可分為二元、三元、四元、多元固溶體；也可分為同族或非同族固溶體等（見表1.1 ）。1.2.3 固溶半導(dǎo)體n首先發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體性質(zhì)的是法拉第。1833年，他發(fā)現(xiàn)當(dāng)a-Ag2S被加熱時(shí)，它的電阻率急劇下降，這和金屬的性質(zhì)完全相反；而且他還預(yù)言，如果要尋找的話，會(huì)有更多的物質(zhì)具有這種類似的性質(zhì)。n40年后，1873年史密斯（W. Smith）發(fā)

11、現(xiàn)了硒的光電導(dǎo)現(xiàn)象，而布朗（F. Braund）于1874年發(fā)現(xiàn)了硫化鉛與硫化鐵具有整流現(xiàn)象。后來發(fā)現(xiàn)一些其他的材料，如金屬的硫化物、氧化物以及金屬硅等有這種性質(zhì)。隨后開始了光電導(dǎo)器件的制備與應(yīng)用。n到了1906年鄧伍迪（H. Dunwoody ）發(fā)明了碳化硅的檢波器，從而開始了半導(dǎo)體在無線電方面的應(yīng)用。隨后發(fā)現(xiàn)硅、方鉛礦、黃銅礦、蹄鉛礦等都可以作檢波器。但很快這方面的應(yīng)用被電子管取代了，因?yàn)殡娮庸芗瓤梢宰鞒啥O管用于檢波，也可作成三極管用于放大與振蕩。n硒整流器和氧化亞銅整流器先后于20世紀(jì)20年代開始用于生產(chǎn)，部分地取代了水銀整流器或電動(dòng)機(jī)-發(fā)電機(jī)整流器，從此半導(dǎo)體材料得到初步的工業(yè)應(yīng)用。

12、n不論作光導(dǎo)二極管、檢波器，還是作整流器，在這個(gè)階段，所用的半導(dǎo)體材料都是從自然界直接采集的，或者取自工業(yè)上的通用產(chǎn)品，均未經(jīng)專門的提純與晶體制備過程。 1.3 半導(dǎo)體材料的發(fā)展簡史半導(dǎo)體材料的發(fā)展簡史n在第二次世界大戰(zhàn)期間，英美曾聯(lián)合研制雷達(dá)以抵御德國的空襲。由于雷達(dá)朝高頻率方向發(fā)展，其檢波方面的要求已超出了當(dāng)時(shí)電子管的極限，于是想到了原來在無線電中所使用的晶體檢波器。開始是用工業(yè)硅作出的，它可以在雷達(dá)的頻率下正常工作，但是它的一致性與可靠性卻滿足不了要求。n改進(jìn)的第一步是用提純過的硅粉經(jīng)熔化摻雜后鑄錠，用它作出的檢波器的性能得到了改善，從而激勵(lì)了研究提純硅技術(shù)的積極性，其中杜邦公司的四氯化

13、硅鋅還原法得到了發(fā)展。n與硅研究的同時(shí)，鍺檢波器也得到了發(fā)展，主要是用鍺烷熱分解法或用偏析法進(jìn)行提純，獲得了具有良好的耐高壓的晶體二極管。n第二次世界大戰(zhàn)證實(shí)了電子設(shè)備在戰(zhàn)爭中的巨大作用，同時(shí)也暴露了以電子管為基礎(chǔ)的電子設(shè)備的一系列的缺點(diǎn)，諸如其重量大、耗電高、啟動(dòng)慢、怕震動(dòng)等。n人們自然就會(huì)想到，既然用半導(dǎo)體二極管可替代真空二極管，那么能否作出半導(dǎo)體器件來取代真空三極管？這就是晶體管發(fā)明的歷史背景。n為了研制這種器件，開始使用制作整流器常用的氧化亞銅作半導(dǎo)體材料，沒有獲得成功，后來改用鍺，于1947年12月制出了第一個(gè)晶體管，自此揭開了電子學(xué)的新篇章。n當(dāng)時(shí)所用的是鍺的多晶錠，它是經(jīng)過偏析法

14、提純的，其電阻率為109 (W.cm)，它的純度約為6個(gè)“9”。n正是由于上述的雷達(dá)發(fā)展所引起的半導(dǎo)體材料的進(jìn)步，給晶體管發(fā)明提供了前提條件。為了提高晶體管的性能及改善其生產(chǎn)的穩(wěn)定性，在半導(dǎo)體材料的制備方面實(shí)現(xiàn)為了提高晶體管的性能及改善其生產(chǎn)的穩(wěn)定性，在半導(dǎo)體材料的制備方面實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)突破。了兩個(gè)突破。n1950 年，由蒂爾（G.Teal)等用喬赫拉斯基法（直拉法）首先拉制出鍺單晶。n1952 年由蒲凡（W. Pfann）發(fā)明了區(qū)熔提純法，使鍺能提純到本征純度。這兩項(xiàng)成果的應(yīng)用滿足了晶體管的工業(yè)化生產(chǎn)的要求，也使半導(dǎo)體鍺材料的制這兩項(xiàng)成果的應(yīng)用滿足了晶體管的工業(yè)化生產(chǎn)的要求，也使半導(dǎo)體鍺材料的制

15、造能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，這兩項(xiàng)突破構(gòu)成了半導(dǎo)體材料制備工藝的基礎(chǔ)，即造能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。同時(shí)，這兩項(xiàng)突破構(gòu)成了半導(dǎo)體材料制備工藝的基礎(chǔ)，即超提純與晶體制備。超提純與晶體制備。硅的優(yōu)異性能早已被人們所注意，但上述的杜邦法在純度上滿足不了半導(dǎo)體器件硅的優(yōu)異性能早已被人們所注意，但上述的杜邦法在純度上滿足不了半導(dǎo)體器件的要求，又因硅在熔點(diǎn)下性質(zhì)活潑，難以找到偏析或區(qū)熔提純所用的容器材料。的要求，又因硅在熔點(diǎn)下性質(zhì)活潑，難以找到偏析或區(qū)熔提純所用的容器材料。但鍺提純的成功，以及純度對(duì)晶體管的重要性推動(dòng)了人們?nèi)ソ鉀Q硅的提純技術(shù)。但鍺提純的成功，以及純度對(duì)晶體管的重要性推動(dòng)了人們?nèi)ソ鉀Q硅的提純技術(shù)。n195

16、6年西門子公司（Simens）研究成功了三氯氫硅氫還原法使硅中有害雜質(zhì)含量降到10-9級(jí)或更低，并實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。n用這種多晶硅作原料，用直拉法制出的單晶用作晶體管已顯示出許多優(yōu)越性，但還滿足不了大功率的電力電子器件整流器與晶閘管等的要求。曾于1952發(fā)明的懸浮區(qū)熔法，用這種高純多晶硅棒作原料，可得出純度很高的硅單晶。用這種單晶，成功地制出大功率的電力電子器件。n1958年發(fā)明的集成電路是電子學(xué)的又一次革命，同時(shí)它給硅的發(fā)展帶來新的推動(dòng)，使硅的工藝在單晶的大直徑、高完整性、雜質(zhì)可控等方面取得顯著的進(jìn)步，使硅片精密加工工藝也得到巨大的發(fā)展。n在研究硅、鍺材料的同時(shí)，人們還努力尋找別的半導(dǎo)體材料

17、。n早在1952年，德國人威克爾（H. Welker）就系統(tǒng)地研究了III-V族化合物半導(dǎo)體的性質(zhì)。n在50 年代后期加強(qiáng)了對(duì)砷化鎵等材料的研究。n這時(shí)用于合成化合物的組成元素都已能提純到很高的純度。但是大多數(shù)化合物半導(dǎo)體在其熔點(diǎn)下，都有一定的分解壓。針對(duì)這一特點(diǎn)，多使用水平布里吉曼法生長單晶，后來又開發(fā)了幾種改進(jìn)的直拉法，如液封直拉法等。n微波器件以及光電子器件等方面的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)了化合物半導(dǎo)體晶體材料朝著高純度、高完整性、大直徑等方向發(fā)展，得到應(yīng)用的化合物半導(dǎo)體的品種也隨之增多。薄膜在半導(dǎo)體材料中占有重要的地位。薄膜在半導(dǎo)體材料中占有重要的地位。n在熔體生長單晶的方法出現(xiàn)不久，就開始了汽

18、相生長薄膜的工作。但直到硅晶體管的平面工藝出現(xiàn)以后，硅的外延生長才被提上了日程，因?yàn)檫@種器件要求在一個(gè)有一定的厚度的低電阻率的硅片上，有一較高電阻率單晶的薄層。n發(fā)展起來的化學(xué)汽相外延法，一直到今天仍舊是生產(chǎn)硅外延片的唯一的方法。外延技術(shù)給化合物半導(dǎo)體解決了一系列晶體制備的難題，包括提高純度、降低缺陷、改善化學(xué)配比、制作固溶體或異質(zhì)結(jié)等。n一些微波二極管、激光管、發(fā)光管、探測器等，都是在外延片上作成的。n除采用化汽相外延法外，又于1963年開發(fā)成功了液相外延，不久又出現(xiàn)了金屬有機(jī)化學(xué)汽相外延等。n1969年在美國工作的江畸玲于奈和朱肇祥首先提出了超晶格的概念，用當(dāng)時(shí)的晶體生長與外延技術(shù)是生長不

19、出這種材料的，因?yàn)樗蟛牧嫌性蛹?jí)的精度。n為此研究成功了分子束外延，用此方法于1972年生長出超晶格材料。從此開始了半導(dǎo)體的性能在微觀尺度上的可剪裁階段。從此開始了半導(dǎo)體的性能在微觀尺度上的可剪裁階段。半導(dǎo)體的非晶及納米晶材料也得到了應(yīng)用。半導(dǎo)體的非晶及納米晶材料也得到了應(yīng)用。n1975年英國人斯皮爾（W.Spear）在硅烷氣體中進(jìn)行輝光放電，所得非晶硅薄膜可進(jìn)行摻雜，現(xiàn)在這種方法已成為生產(chǎn)非晶硅薄膜的主要工藝。n用上述輝光放電化學(xué)汽相沉積法以及微波激勵(lì)化學(xué)汽相沉積、磁控濺射等方法可獲得納米級(jí)的微晶半導(dǎo)體材料。這種材料已初步顯示了它們的應(yīng)用前景。1.4 半導(dǎo)體材料的現(xiàn)狀半導(dǎo)體材料的現(xiàn)狀n現(xiàn)

20、在已在工業(yè)上得到應(yīng)用并能批量供應(yīng)的半導(dǎo)體晶體材料有硅、鍺、砷化鎵、磷化鎵、銻化銦、磷化銦、銻化鎵及碲化鎘等。n批量供應(yīng)的外延片除硅、砷化鎵和磷化鎵的同質(zhì)外延片外，還有一些 III-V族固溶體（如GaAsP)，II-VI族固溶體（如HgCdTe）等。n正在研究開發(fā)中的有III-V族、II-VI族的量子阱超晶格材料，以及一些難以制備的金剛石、碳化硅、硒化鋅等薄膜材料。n非晶硅薄膜材料已大批量地生產(chǎn)。n目前產(chǎn)量最大的是半導(dǎo)體硅材料，現(xiàn)在每年生產(chǎn)約1萬噸多晶硅。用它制成約4000余噸單晶硅，半導(dǎo)體鍺材料在100t左右，化合物半導(dǎo)體材料為幾十噸。這些材料雖然比鋼鐵、鋁材、銅材、塑料的產(chǎn)量與產(chǎn)值都低，但以

21、半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的信息技術(shù)這些材料雖然比鋼鐵、鋁材、銅材、塑料的產(chǎn)量與產(chǎn)值都低，但以半導(dǎo)體為基礎(chǔ)的信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)卻是世界上最龐大的產(chǎn)業(yè)之一。同時(shí)半導(dǎo)體已應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)方面，改善著人類產(chǎn)業(yè)卻是世界上最龐大的產(chǎn)業(yè)之一。同時(shí)半導(dǎo)體已應(yīng)用到社會(huì)生活的各個(gè)方面，改善著人類生活的面貌，從這個(gè)意義上講，把我們的時(shí)代稱為硅的時(shí)代是合適的。生活的面貌，從這個(gè)意義上講，把我們的時(shí)代稱為硅的時(shí)代是合適的。現(xiàn)在我們從信息、能源、材料這世界文明的三大支柱中看看半導(dǎo)體材料的地位?，F(xiàn)在我們從信息、能源、材料這世界文明的三大支柱中看看半導(dǎo)體材料的地位。1.4.1信息技術(shù)的主體信息技術(shù)的發(fā)展日新月異、五花八門，令人眼花繚亂，但

22、從其功能而言，可以分為信息的獲取與轉(zhuǎn)換、信息的傳遞、信息的處理、信息的存儲(chǔ)、信息的顯示。現(xiàn)在我們從這幾方面看看半導(dǎo)體材料所起的作用。（1）信息的獲取與轉(zhuǎn)換。各種信息源的信息是以它本身的形態(tài)存在的，人類可以通過自己的感官感知其中的一部分。如果作為信息技術(shù)的信息來源，則必需把這些信息變成信息技術(shù)所能接受的形態(tài)，在大多數(shù)的情況下是變成電信號(hào)，于是各種傳感器就應(yīng)運(yùn)而生。用作傳感材料的有半導(dǎo)體材料、金屬材料、無機(jī)材料、有機(jī)材料、生物材料等。其中半導(dǎo)體材料占主要地位，因?yàn)榘雽?dǎo)體傳感器材料容易和信號(hào)的放大裝置（這些裝置的主要部件都是用半導(dǎo)體材料作成的）相銜接。已使用的有硅 制光敏器制壓敏器件：硒、硫化鎘制光

23、敏器件；砷化鎵、銻化銦制磁敏器件等等。（2）信息的傳遞。包括振蕩、放大、發(fā)射、接受。在這方面主要的有源元件幾乎都是用半導(dǎo)體材料作成的，例如晶體二極管、晶體三極管、微波二極管、激光二極管、光電晶體管及各種集成電路等。（3）信息的處理。電腦是信息處理的主要設(shè)備，而電腦的核心部分是由半導(dǎo)體集成電路及半導(dǎo)體器件構(gòu)成的。（4）信息的存儲(chǔ)。所用的材料有磁性材料、光磁盤材料、光盤材料、半導(dǎo)體材料等，半導(dǎo)體存儲(chǔ)器則構(gòu)成電腦的內(nèi)存儲(chǔ)，為電腦運(yùn)算直接提供信息。（5）信息的顯示。信息顯示是人機(jī)對(duì)話的主要手段?，F(xiàn)在陰極射線管是顯示的主要設(shè)備，這是真空電子設(shè)備，但是驅(qū)動(dòng)顯示的仍是半導(dǎo)體的元器件。由半導(dǎo)體發(fā)光二極管構(gòu)成的

24、指示燈、數(shù)碼管和顯示屏已大量應(yīng)用。另一種正在發(fā)展中的平面顯示屏，則是由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的薄膜晶體管驅(qū)動(dòng)的液晶顯示?？傊谛畔⒓夹g(shù)中，半導(dǎo)體材料起著決定性的作用。1.4.2 能源技術(shù)的巨匠人類在能源方面所面臨的問題一方面是隨著社會(huì)的發(fā)展與人口的增多，所需的能源日益增多，其中大部分是來自非再生性能源如煤、石油、天然氣等；另一方面用這些材料生產(chǎn)能源時(shí)，會(huì)造成環(huán)境污染與生態(tài)的破壞。n太陽能是取之不盡、用之不竭的清潔能源，只有半導(dǎo)體也就是太陽電池可以把太陽能直接轉(zhuǎn)換成電能。現(xiàn)在太陽電池的年產(chǎn)量約為126MW(1997 年統(tǒng)計(jì)數(shù)），目前還主要用于燈塔、無人中繼微波站、偏遠(yuǎn)地區(qū)供電等。n現(xiàn)在正在為降低太陽電池的成本、提高轉(zhuǎn)換效率而進(jìn)行研究開發(fā)，并已取得明顯的成效。據(jù)測算，如果大規(guī)模地使用太陽電池，只需占用地球荒漠的土地的4%，就可以滿足世界能源的需要。n另一個(gè)設(shè)想的方案是把太陽電池發(fā)射到太空，然后再將所得的電能用微波傳送到地面，便可獲得巨大的能源，滿足世界日益增長的能源需要。n溫差發(fā)電用的半導(dǎo)體熱電材料可以直接把各類熱源直接轉(zhuǎn)換成電，并已成功應(yīng)用于深空探測、各類余熱廢熱的利用等方面。n 能源的節(jié)約也是非常重要的方面。半導(dǎo)體在這方面起著首要的作用。例如對(duì)遠(yuǎn)距離大功率輸電、海底電纜輸電等采用交流電先變成直流電，輸電后再把直流變成交流的這個(gè)稱之為“交直交”系統(tǒng)，比使用交流輸