第6章電子與微電子材料63半導(dǎo)體材料

6.3.1半導(dǎo)體資料概述6.3.2半導(dǎo)體的分類(lèi)及特點(diǎn)6.3.3PN結(jié)6.3.4單質(zhì)硅半導(dǎo)體資料第八章半導(dǎo)體資料的開(kāi)展展望第七章半導(dǎo)體資料的運(yùn)用6.3.5重要的化合物半導(dǎo)體6.3.6半導(dǎo)體的運(yùn)用6.3半導(dǎo)體資料1什么是半導(dǎo)體？從導(dǎo)電性〔電阻〕：固體資料可分成：超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體。電阻率ρ介于導(dǎo)體和絕緣體之間，并且具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)→半導(dǎo)體。電阻率：導(dǎo)體：ρ＜10-4Ωcm如：ρCu=10-6Ωcm半導(dǎo)體：10-3Ωcm＜ρ＜108Ωcm如：ρGe=0.2Ωcm

絕緣體：ρ＞108Ωcm6.3.1半導(dǎo)體資料概述TR半導(dǎo)體金屬絕緣體負(fù)的溫度系數(shù)電阻溫度系數(shù)圖2定義半導(dǎo)體資料〔semiconductormaterial〕是一類(lèi)具有半導(dǎo)體性能〔導(dǎo)電才干介于導(dǎo)體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ·cm～1GΩ·cm范圍內(nèi)〕、可用來(lái)制造半導(dǎo)體器件和集成電路的電子資料。3凡具有上述兩種特征的資料都可歸入半導(dǎo)體資料的范圍。反映半導(dǎo)體內(nèi)在根本性質(zhì)的卻是各種外界要素如光、熱、磁、電等作用于半導(dǎo)體而引起的物理效應(yīng)和景象，這些可統(tǒng)稱(chēng)為半導(dǎo)體資料的半導(dǎo)體性質(zhì)。構(gòu)成固態(tài)電子器件的基體資料絕大多數(shù)是半導(dǎo)體，正是這些半導(dǎo)體資料的各種半導(dǎo)體性質(zhì)賦予各種不同類(lèi)型半導(dǎo)體器件以不同的功能和特性。半導(dǎo)體的根本化學(xué)特征在于原子間存在飽和的共價(jià)鍵。42.負(fù)電阻溫度系數(shù)Si：T=300Kρ=2x105ΩcmT=320Kρ=2x104Ωcm3.具有整流效應(yīng)絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體1012—1022Ω10-6—1012Ω≤10-6Ω電學(xué)性質(zhì)⒈電阻率ρ:電阻率可在很大范圍內(nèi)變化半導(dǎo)體的主要特征5按功能和運(yùn)用分：微電子半導(dǎo)體光電半導(dǎo)體熱電半導(dǎo)體微波半導(dǎo)體氣敏半導(dǎo)體∶∶按組成分：無(wú)機(jī)半導(dǎo)體：元素、化合物有機(jī)半導(dǎo)體按構(gòu)造分：晶體：?jiǎn)尉w、多晶體非晶、無(wú)定形6.3.2半導(dǎo)體分類(lèi)及特點(diǎn)6一、無(wú)機(jī)半導(dǎo)體晶體資料(組分)無(wú)機(jī)半導(dǎo)體晶體資料包含元素、化合物及固溶體半導(dǎo)體。1.元素半導(dǎo)體晶體GeSeSiCBTePSbAs元素半導(dǎo)體SISn熔點(diǎn)太高、不易制成單晶不穩(wěn)定,易揮發(fā)低溫某種固相稀少78本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵構(gòu)造束縛電子在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，一切的價(jià)電子都緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自在電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干很弱，接近絕緣體?！?〕本征半導(dǎo)體——化學(xué)成分純真的半導(dǎo)體晶體。制造半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體資料的純度要到達(dá)99.9999999%，常稱(chēng)為“九個(gè)9〞。9這一景象稱(chēng)為本征激發(fā)，也稱(chēng)熱激發(fā)。當(dāng)溫度升高或遭到光的照射時(shí)，束縛電子能量增高，有的電子可以掙脫原子核的束縛，而參與導(dǎo)電，成為自在電子。+4+4+4+4+4+4+4+4+4自在電子產(chǎn)生的同時(shí)，在其原來(lái)的共價(jià)鍵中就出現(xiàn)了一個(gè)空位，稱(chēng)為空穴。自在電子空穴10完全純真、具有一定晶體構(gòu)造的半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體最常用的半導(dǎo)體為硅(Si)和鍺(Ge)。它們的共同特征是四價(jià)元素，每個(gè)原子最外層電子數(shù)為4。++SiGe11提純的硅資料可構(gòu)成單晶——單晶硅相鄰原子由外層電子構(gòu)成共價(jià)鍵共價(jià)鍵12硅原子價(jià)電子遭到激發(fā)，構(gòu)成自在電子并留下空穴。半導(dǎo)體中的自在電子和空穴都能參與導(dǎo)電——半導(dǎo)體具有兩種載流子。載流子的產(chǎn)生與復(fù)合：共價(jià)鍵價(jià)電子自在電子和空穴同時(shí)產(chǎn)生13本征半導(dǎo)體中的自在電子和空穴總是成對(duì)出現(xiàn)，同時(shí)又不斷進(jìn)展復(fù)合。在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生與復(fù)合會(huì)到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，即載流子濃度與溫度有關(guān)。溫度愈高，載流子數(shù)目就愈多，導(dǎo)電性能就愈好——溫度對(duì)半導(dǎo)體器件的性能影響很大。半導(dǎo)體中的價(jià)電子還會(huì)遭到光照而激發(fā)構(gòu)成自在電子并留下空穴。光強(qiáng)愈大，光子就愈多，產(chǎn)生的載流子亦愈多，半導(dǎo)體導(dǎo)電才干加強(qiáng)。故半導(dǎo)體器件對(duì)光照很敏感。雜質(zhì)原子對(duì)導(dǎo)電性能的影響將在下面引見(jiàn)。14〔2〕雜質(zhì)半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量雜質(zhì)元素后的半導(dǎo)體稱(chēng)為雜質(zhì)半導(dǎo)體。1)N型半導(dǎo)體在本征半導(dǎo)體中摻入五價(jià)雜質(zhì)元素，例如磷，砷等，稱(chēng)為N型半導(dǎo)體。在常溫下，本征半導(dǎo)體的兩種載流子數(shù)量還是極少的，其導(dǎo)電才干相當(dāng)?shù)?。假設(shè)在半導(dǎo)體晶體中摻入微量雜質(zhì)元素，將得到摻雜半導(dǎo)體，而摻雜半導(dǎo)體的導(dǎo)電才干將大大提高。由于摻入雜質(zhì)元素的不同，摻雜半導(dǎo)體可分為兩大類(lèi)——N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。15N型半導(dǎo)體多余電子磷原子硅原子多數(shù)載流子—自在電子少數(shù)載流子—空穴++++++++++++N型半導(dǎo)體施主離子自在電子電子空穴對(duì)16摻入磷雜質(zhì)的硅半導(dǎo)體晶體中，自在電子的數(shù)目大量添加。自在電子是這種半導(dǎo)體的導(dǎo)電方式，稱(chēng)之為電子半導(dǎo)體或N型半導(dǎo)體。在N型半導(dǎo)體中電子是多數(shù)載流子、空穴是少數(shù)載流子。室溫情況下，本征硅中n0=p0~1.51010/cm3，當(dāng)磷摻雜量在10–6量級(jí)時(shí)，電子載流子數(shù)目將添加幾十萬(wàn)倍。17在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)雜質(zhì)元素，如硼、鎵等?？昭ㄅ鹪庸柙佣鄶?shù)載流子——空穴少數(shù)載流子——自在電子－－－－－－－－－－－－P型半導(dǎo)體受主離子空穴電子空穴對(duì)2)P型半導(dǎo)體18摻硼半導(dǎo)體中，空穴的數(shù)目遠(yuǎn)大于自在電子的數(shù)目?？昭槎鄶?shù)載流子，自在電子是少數(shù)載流子，這種半導(dǎo)體稱(chēng)為空穴型半導(dǎo)體或P型半導(dǎo)體。普通情況下，摻雜半導(dǎo)體中多數(shù)載流子的數(shù)量可到達(dá)少數(shù)載流子的1010倍或更多，電子載流子數(shù)目將添加幾十萬(wàn)倍。不論是N型半導(dǎo)體還是P型半導(dǎo)體，都只需一種多數(shù)載流子。然而整個(gè)半導(dǎo)體晶體仍是電中性的。19(1)本征半導(dǎo)體中參與五價(jià)雜質(zhì)元素，便構(gòu)成N型半導(dǎo)體。N型半導(dǎo)體中，電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子，此外還有不參與導(dǎo)電的正離子。(2)本征半導(dǎo)體中參與三價(jià)雜質(zhì)元素，便構(gòu)成P型半導(dǎo)體。其中空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子，此外還有不參與導(dǎo)電的負(fù)離子。(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體中，多子濃度決議于雜質(zhì)濃度，少子由本征激發(fā)產(chǎn)生，其濃度與溫度有關(guān)。常用的雜質(zhì)元素三價(jià)的硼、鋁、銦、鎵五價(jià)的砷、磷、銻總結(jié)20多子和少子在n型半導(dǎo)體中，n>p,電子是多數(shù)載流子，空穴是少數(shù)載流子。在p型半導(dǎo)體中，p>n,空穴是多數(shù)載流子，電子是少數(shù)載流子。21化合物半導(dǎo)體Ⅲ-Ⅴ族Ⅱ-Ⅵ族金屬氧化物Ⅳ-Ⅵ族Ⅴ-Ⅵ族Ⅳ-Ⅳ族InP、GaN、GaAs、InSb、InAsCdS、CdTe、CdSe、ZnSSiCGeS、SnTe、GeSe、PbS、PbTeAsSe3、AsTe3、AsS3、SbS3CuO2、ZnO、SnO22.化合物半導(dǎo)體及固溶體半導(dǎo)體22化合物半導(dǎo)體Ⅲ-Ⅴ族，GaN/GaAs/GaP/InP微波、光電器件的主要資料，InSb/InAs禁帶窄，電子遷移率高，主要用于制造紅外器件和霍耳器件。Ⅱ-Ⅵ族，Zn0，主要用于光電器件，場(chǎng)致發(fā)光Ⅳ-Ⅵ族，PbS/PbTe,窄禁帶，光敏器件氧化物半導(dǎo)體，SnO2硫化物半導(dǎo)體，As(S,Se,Te),Ge(S,Se,Te)稀土化合物半導(dǎo)體,EuO,TmS23二元化合物半導(dǎo)體：①I(mǎi)IIA族的Al,Ga,In和VA族的P,As,Sb可組成九種化合物，如InP,GaP,InAs,GaAs等，它們?cè)谥谱霭l(fā)光器件、半導(dǎo)體激光器、高速晶體管和微波功率管等方面很有出路。②由IIB族的Zn,Cd,Hg和VIA族的S,Se,Te組成的ZnS,CdS,CdSe,HgS等，主要用在制做光敏電阻、光探測(cè)器等方面。24③Pb的S族化合物PbS,PbTe和PbSe也是重要的半導(dǎo)體資料，它們由于禁帶寬度較窄，具有顯著的紅外光電導(dǎo)，可以制做紅外探測(cè)器，是一類(lèi)人們感興趣的紅外光電導(dǎo)資料。④Bi的S族化合物也是半導(dǎo)體資料，如Bi2Te3可作為一種熱電資料。⑤IVA族的C,Si,Ge,Sn,Pb元素間組成的化合物半導(dǎo)體，如SiC。25除了二元化合物半導(dǎo)體外，還存在一些三元甚至四元化合物半導(dǎo)體。如屬于黃銅礦的CuFeS2,CuInTe2,CuInSe2和CuAlTe2都具有明顯的整流特性。但是，目前對(duì)多元化合物的研討進(jìn)展并不大，主要是由于制備和提純這些化合物非常困難，有些資料甚至連單晶的生長(zhǎng)都很難控制。26固熔體半導(dǎo)體固熔體是由兩個(gè)或多個(gè)晶格構(gòu)造類(lèi)似的元素化合物相互溶合而成?？煞譃槎岛腿?，二元系有IVA-IVA組成的Ge-Si固熔體；VA-VA組成的Bi-Sb固熔體。三元系有GaAs-GaP組成的GaAs1-xPx和HgTe-CdTe組成的Hg1-xCdxTe。這些混合晶體資料可以經(jīng)過(guò)選取不同的配比x，來(lái)調(diào)理并到達(dá)需求的物理參量〔如禁帶寬度、折射率〕，這樣人們就能夠根據(jù)需求設(shè)計(jì)具有某些電學(xué)和光學(xué)特性的資料來(lái)滿(mǎn)足器件的需求。27(1)非晶Si、非晶Ge以及非晶Te、Se元素半導(dǎo)體；

(2)化合物有GeTe、As2Te3、Se4Te、Se2As3、As2SeTe非晶半導(dǎo)體3.非晶態(tài)半導(dǎo)體〔構(gòu)造〕有機(jī)半導(dǎo)體通常分為有機(jī)分子晶體、有機(jī)分子絡(luò)合物和高分子聚合物。酞菁類(lèi)及一些多環(huán)、稠環(huán)化合物，聚乙炔和環(huán)化脫聚丙烯腈等導(dǎo)電高分子，他們都具有大π鍵構(gòu)造。4.有機(jī)半導(dǎo)體〔組分〕281874年F.Braun金屬－半導(dǎo)體接觸氧化銅、硒整流器、曝光計(jì)1879年Hall效應(yīng)K.Beadeker半導(dǎo)體中有兩種不同類(lèi)型的電荷1948年Shockley，Bardeen,Brattain鍺晶體管(transistor)點(diǎn)接觸式的硅檢波器1940187019301950萌芽期硅晶體管二、半導(dǎo)體的開(kāi)展291955年德國(guó)西門(mén)子氫復(fù)原三氯硅烷法制得高純硅1950年G.K.Teel直拉法較大的鍺單晶1952年G.K.Teel直拉法第一根硅單晶1957年第一顆砷化鎵單晶誕生19601950進(jìn)入生長(zhǎng)期1952年H.Welker發(fā)現(xiàn)Ⅲ-Ⅴ族化合物1958年W.C.Dash無(wú)位錯(cuò)硅單晶301963年用液相外延法生長(zhǎng)砷化鎵外延層，半導(dǎo)體激光器1963年砷化鎵微波振蕩效應(yīng)19701960硅外延技術(shù)1965年J.B.Mullin發(fā)明氧化硼液封直拉法砷化鎵單晶Andthen?成熟期31分子束外延MBE金屬有機(jī)化學(xué)汽相堆積MOCVD半導(dǎo)體超晶格、量子阱資料雜質(zhì)工程能帶工程電學(xué)特性和光學(xué)特性可裁剪323334PN結(jié)的構(gòu)成在同一片半導(dǎo)體基片上，分別制造P型半導(dǎo)體和N型半導(dǎo)體，經(jīng)過(guò)載流子的分散，在它們的交界面處就構(gòu)成了PN結(jié)。6.3.3PN結(jié)及半導(dǎo)體二極管35PN結(jié)的構(gòu)成

由于P區(qū)的多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子；N區(qū)多數(shù)載流子是電子，少數(shù)載流子是空穴，這就使交界面兩側(cè)明顯地存在著兩種載流子的濃度差。因此，N區(qū)的電子必然越過(guò)界面向P區(qū)分散，并與P區(qū)界面附近的空穴復(fù)合而消逝，在N區(qū)的一側(cè)留下了一層不能挪動(dòng)的施主正離子；同樣，P區(qū)的空穴也越過(guò)界面向N區(qū)分散，與N區(qū)界面附近的電子復(fù)合而消逝，在P區(qū)的一側(cè)，留下一層不能挪動(dòng)的受主負(fù)離子。分散的結(jié)果，使交界面兩側(cè)出現(xiàn)了由不能挪動(dòng)的帶電離子組成的空間電荷區(qū)，因此構(gòu)成了一個(gè)由N區(qū)指向P區(qū)的電場(chǎng)，稱(chēng)為內(nèi)電場(chǎng)。隨著分散的進(jìn)展，空間電荷區(qū)加寬，內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)，由于內(nèi)電場(chǎng)的作用是妨礙多子分散，促使少子漂移，所以，當(dāng)分散運(yùn)動(dòng)與漂移運(yùn)動(dòng)到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡時(shí)，將構(gòu)成穩(wěn)定的空間電荷區(qū)，稱(chēng)為PN結(jié)。36P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++分散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)E漂移運(yùn)動(dòng)空間電荷區(qū)PN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)37分散的結(jié)果是使空間電荷區(qū)逐漸加寬，空間電荷區(qū)越寬。漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++分散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)EPN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)越強(qiáng)，就使漂移運(yùn)動(dòng)越強(qiáng)，而漂移使空間電荷區(qū)變薄。38漂移運(yùn)動(dòng)P型半導(dǎo)體－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－N型半導(dǎo)體++++++++++++++++++++++++分散運(yùn)動(dòng)內(nèi)電場(chǎng)EPN結(jié)處載流子的運(yùn)動(dòng)所以分散和漂移這一對(duì)相反的運(yùn)動(dòng)最終到達(dá)平衡，相當(dāng)于兩個(gè)區(qū)之間沒(méi)有電荷運(yùn)動(dòng)，空間電荷區(qū)的厚度固定不變。39空間電荷區(qū)及內(nèi)建電場(chǎng)的構(gòu)成過(guò)程表示圖到達(dá)熱平衡形狀時(shí)，分散流等于漂移流勢(shì)壘區(qū)內(nèi)電子〔空穴〕的分散和漂移抵消。整個(gè)pn結(jié)具有一致的費(fèi)米能級(jí)。能帶彎曲－－勢(shì)壘高度。40PN結(jié)的單導(dǎo)游電性PN結(jié)加上正向電壓、正向偏置的意思都是：P區(qū)加正、N區(qū)加負(fù)電壓。PN結(jié)加上反向電壓、反向偏置的意思都是：P區(qū)加負(fù)、N區(qū)加正電壓。41當(dāng)電源正極接P區(qū)，負(fù)極接N區(qū)時(shí)，稱(chēng)為給p-n結(jié)加正向電壓或正向偏置。結(jié)果在電路中構(gòu)成了較大的正向電流。當(dāng)電源正極接N區(qū)、負(fù)極接P區(qū)時(shí)，稱(chēng)為給p-n結(jié)加反向電壓或反向偏置。結(jié)果在電路中構(gòu)成了很小的反向電流。p-n結(jié)的電壓、電流關(guān)系－單導(dǎo)游電性42PN結(jié)正向偏置－－－－++++內(nèi)電場(chǎng)減弱，使分散加強(qiáng)，分散飄移，正向電流大空間電荷區(qū)變薄PN+_正向電流43PN結(jié)反向偏置－－－－++++空間電荷區(qū)變厚NP+_++++－－－－內(nèi)電場(chǎng)加強(qiáng)，使分散停頓，有少量飄移，反向電流很小反向飽和電流很小，A級(jí)44綜上所述:PN結(jié)正向偏置時(shí)，結(jié)電阻很小，回路中產(chǎn)生一個(gè)較大的正向電流，PN結(jié)呈導(dǎo)通形狀；PN結(jié)反向偏置時(shí)，結(jié)電阻很大，回路中的反向電流很小，幾乎接近于零，PN結(jié)呈截止形狀。所以，PN結(jié)具有單導(dǎo)游電性。45伏安特性PN結(jié)伏安特性曲線46PN結(jié)的擊穿特性當(dāng)PN結(jié)外加反向電壓超越某一電壓值時(shí)，反向電流將急劇添加，這種景象稱(chēng)為PN結(jié)的反向擊穿。反向電流急劇添加時(shí)所對(duì)應(yīng)的反向電壓U(BR)稱(chēng)為反向擊穿電壓。PN結(jié)的擊穿特性47PN結(jié)的溫度特性實(shí)驗(yàn)證明，在室溫下，溫度每升高1℃，在同一正向電流下，PN結(jié)正向壓降VF減小2~2.5mV；溫度每升高10℃，反向飽和電流Is大約添加1倍。所以當(dāng)溫度升高時(shí)，PN結(jié)的正向特性曲線向左挪動(dòng)，反向特性曲線向下挪動(dòng)。此外,PN結(jié)的反向擊穿特性也與溫度有關(guān)。實(shí)際分析闡明，雪崩擊穿電壓隨溫度升高而增大，具有正的溫度系數(shù)；齊納擊穿電壓隨溫度的升高而降低，具有負(fù)的溫度系數(shù)。48光生伏特效應(yīng)-Photovoltaic用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射非均勻半導(dǎo)體，例如P-N結(jié)和金屬-半導(dǎo)體接觸等，由于勢(shì)壘區(qū)中內(nèi)建電場(chǎng)〔也稱(chēng)為自建電場(chǎng)〕的作用，電子和空穴被分開(kāi)，產(chǎn)生光生電流或者光生電壓。這種由內(nèi)建電場(chǎng)引起的光-電效應(yīng)，稱(chēng)為光生伏特效應(yīng)。利用光電效應(yīng)可以制成太陽(yáng)能電池，直接把光能轉(zhuǎn)換成電能，這是它最重要的實(shí)踐運(yùn)用。另外，光生伏特效應(yīng)也廣泛運(yùn)用于光電探測(cè)器。下面以P-N結(jié)為例引見(jiàn)這種效應(yīng)。49光照能使半導(dǎo)體資料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種景象后來(lái)被稱(chēng)為“光生伏打效應(yīng)〞，簡(jiǎn)稱(chēng)“光伏效應(yīng)〞。50p-n結(jié)和晶體管p-n結(jié)是構(gòu)成各種半導(dǎo)體器件的根底，其最重要的特性是單導(dǎo)游電性P型N型P型襯底P-n結(jié)的構(gòu)造：N型雜質(zhì)P型半導(dǎo)體與n型半導(dǎo)型接觸構(gòu)成的偶電層構(gòu)造這種構(gòu)造稱(chēng)為P-n結(jié)。分散51晶體管：二極管和三極管二極管單導(dǎo)游電，三極管放大P-n結(jié)整流特性N型P型N型P型52硒結(jié)晶炭灰錫鍺硅6.3.4元素半導(dǎo)體53周期表中半導(dǎo)體相關(guān)元素周期ⅡⅢⅣⅤⅥ2硼B(yǎng)碳C氮N3鋁Al硅Si磷P硫S4鋅Zn鎵Ga鍺Ge砷As硒Se5鎘Cd銦In銻Te541、硒實(shí)踐運(yùn)用的最早半導(dǎo)體資料禁帶較寬，大于1.7ev分晶體和非晶體，晶體硒有兩種同素異形體〔紅硒、灰硒〕主要用來(lái)制造光電池、攝像靶、整流器；硒整流器具有耐高溫、特性穩(wěn)定、過(guò)載才干強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)552、結(jié)晶炭1〕金剛石金剛石薄膜具有禁帶很寬、高熱導(dǎo)率、高臨界擊穿電場(chǎng)、高電子飽和速度、低介電常數(shù)，適宜制造高性能電力電子器件和高溫電子學(xué)器件電阻率很高，但摻雜可使電阻率降低高熱導(dǎo)率，可作切割工具燃料對(duì)光的折射率高，吸收系數(shù)低，在光電子學(xué)領(lǐng)域存在潛在的運(yùn)用價(jià)值金剛石562〕C60C60分子由五原環(huán)和六元環(huán)構(gòu)成的炭籠分子構(gòu)造常溫常壓下發(fā)生向金剛石轉(zhuǎn)變的構(gòu)造變相，為金剛石的人工合成提供了潛在的新途徑金剛石薄膜CVD淀積前在襯底上涂一層C60對(duì)成核起明顯促進(jìn)作用。炭籠分子構(gòu)造573〕碳納米管〔CNT〕碳納米管是一種長(zhǎng)約不到數(shù)微米、直徑數(shù)納米到數(shù)十納米的中間空閉合管狀物。螺旋矢量參數(shù)〔n,m〕,只需n-m=3k(k為非零整數(shù))的碳納米管為半導(dǎo)體，其他為導(dǎo)體替代硅進(jìn)一步減少高集成電路尺寸，提高電路運(yùn)算速度有了希望雙壁碳納米管納機(jī)電系統(tǒng)用583、灰錫錫有兩種同素異形體，灰錫和白錫灰錫：不穩(wěn)定；具有金剛石構(gòu)造，立方晶系白錫：四方晶系窄禁帶特征有能夠用于遠(yuǎn)紅外探測(cè)器方面594、鍺1871年，俄國(guó)科學(xué)家門(mén)捷列夫寓言，元素周期表Si和Sn之間存在著一個(gè)“類(lèi)硅〞的元素。1886年，德國(guó)科學(xué)家溫克萊爾首先從銀硫鍺礦中分別出Ge，并將其命名為Ge〔Germanium〕以留念他的祖國(guó)。Ge是半導(dǎo)體研討的早期樣板資料，在20世紀(jì)50年代，Ge是主要的半導(dǎo)體電子資料60鍺的分布鍺在地殼中含量約為百萬(wàn)分之一，分布極為分散，常歸于稀有元素；1.在煤和煙灰中；2.與金屬硫化物共生；3.鍺礦石鍺61鍺的運(yùn)用屬金剛石構(gòu)造由于Ge的禁帶較窄，器件穩(wěn)定任務(wù)溫度遠(yuǎn)不如硅器件高，加之資源有限，目前，Ge電子器件不到總量的10%，主要轉(zhuǎn)向紅外光學(xué)等方面。62硅的分布氧化硅化學(xué)性質(zhì)晶體構(gòu)造能帶構(gòu)造電學(xué)性質(zhì)硅中的雜質(zhì)硅的優(yōu)點(diǎn)硅的用途5、硅63硅石(硅的氧化物)、水晶早為古代人所認(rèn)識(shí)，古埃及就曾經(jīng)用石英砂為原料制造玻璃。由于硅石化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，除了氫氟酸外，什么酸也不能侵蝕它、溶解它，因此長(zhǎng)期以來(lái)人們把它看成是不能再分的簡(jiǎn)單物質(zhì)。大約在18世紀(jì)70年代，化學(xué)家們用螢石與硫酸作用發(fā)現(xiàn)氫氟酸以后，便翻開(kāi)了人們認(rèn)識(shí)硅石復(fù)雜組成的大門(mén)。64尤其在電池發(fā)明以后，化學(xué)家們利用電池獲得了活潑的金屬鉀、鈉，初步找到了把硅從它的化合物中分別出來(lái)的途徑。

1823年，瑞典化學(xué)家貝采里烏斯(BerzeliusJ.J.)用金屬鉀復(fù)原四氟化硅或用金屬鉀與氟硅酸鉀共熱，初次制得較純的粉狀單質(zhì)硅。1854年，法國(guó)人德維爾〔S.C.Deville〕用混合物氯化物熔鹽電解法制得晶體硅。65地殼中各元素的含量66硅在自然界分布極廣，地殼中約含26.3％，在自然界中是沒(méi)有游離態(tài)的硅主要以二氧化硅和硅酸鹽的方式存在。硅的分布67硅的化學(xué)性質(zhì)原子序數(shù)14，相對(duì)原子質(zhì)量28.09，有無(wú)定形和晶體兩種同素異形體，屬于元素周期表上IVA族的類(lèi)金屬元素。14Si32Ge68晶體硅晶體硅為鋼灰色，密度2.4g／cm3，熔點(diǎn)1420℃，沸點(diǎn)2355℃，晶體硅屬于原子晶體，硬而有光澤，有半導(dǎo)體性質(zhì)。硅69化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定常溫下，只與強(qiáng)堿、氟化氫、氟氣反響高溫下，較活潑①Si+2F2=SiF4②Si+4HF=SiF4↑+2H2↑③Si+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2↑Si+O2SiO270氧化硅水晶瑪瑙石英坩堝光導(dǎo)纖維71外表易純化，形本錢(qián)征二氧化硅層二氧化硅層在半導(dǎo)體器件中起著重要作用：1.對(duì)雜質(zhì)分散起掩蔽作用；2.對(duì)器件的外表維護(hù)和鈍化作用3.用于器件的絕緣隔離層4.用作MOS器件的絕緣柵資料等72硅的晶體構(gòu)造109o28′73硅原子——[SiO2]四面體氧原子74硅的能帶構(gòu)造間接帶隙構(gòu)造75電學(xué)性質(zhì)本征載流子濃度1.本征半導(dǎo)體在一定溫度下，就會(huì)在熱激發(fā)下產(chǎn)生自在電子和空穴對(duì)，從而形本錢(qián)征載流子濃度。2.溫度一定，本征半導(dǎo)體中載流子的濃度是一定的，并且自在電子與空穴的濃度相等。3.當(dāng)溫度升高時(shí)，熱運(yùn)動(dòng)加劇，掙脫共價(jià)鍵束縛的自在電子增多，空穴也隨之增多〔即載流子的濃度升高〕，導(dǎo)電性能加強(qiáng)；當(dāng)溫度降低，那么載流子的濃度降低，導(dǎo)電性能變差。76硅中的雜質(zhì)1.n型摻雜劑：P，As，Sb2.p型摻雜劑：B3.輕元素雜質(zhì)：O，C，N，H4.過(guò)渡族金屬雜質(zhì)：Fe，Cu，Ni77O的危害熱處置過(guò)程中，過(guò)飽和間隙氧會(huì)在晶體中偏聚，沉淀而構(gòu)成氧施主、氧沉淀和二次缺陷等；氧沉淀過(guò)大會(huì)導(dǎo)致硅片翹曲，并引入二次缺陷；78C的危害C會(huì)降低擊穿電壓，添加漏電流；C會(huì)促進(jìn)氧沉淀和新施主的構(gòu)成；C會(huì)抑制熱施主的構(gòu)成79H的作用H在硅中處于間隙位置，可以正負(fù)離子兩種形狀出現(xiàn)；H在硅中構(gòu)成H-O復(fù)合體H能促進(jìn)氧的分散和熱施主的構(gòu)成；H會(huì)鈍化雜質(zhì)和缺陷的電活性；H能鈍化晶體的外表或界面，提高器件的性能80過(guò)渡金屬的危害在硅中構(gòu)成深能級(jí)中心或沉淀而影響器件的電學(xué)性能；減少少子分散長(zhǎng)度從而降低壽命；構(gòu)成金屬?gòu)?fù)合體，影響器件和資料的性能81硅資料的優(yōu)點(diǎn)資源豐富、易于提高到極純的純度較易生長(zhǎng)出大直徑無(wú)位錯(cuò)單晶易于對(duì)進(jìn)展可控n型和p型摻雜易于經(jīng)過(guò)堆積工藝制備出單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜資料82易于進(jìn)展腐蝕加工帶隙大小適中硅有相當(dāng)好的力學(xué)性能硅本身是一種穩(wěn)定的綠色資料83可利用多種金屬和摻雜條件在硅上制備低阻歐姆接觸容易截?cái)嗷蛘呓饫砉杈w硅外表上很容易制備高質(zhì)量的介電層－－SiO284多晶硅的優(yōu)點(diǎn)多晶硅具有接近單晶硅資料的載流子遷移率和象非晶硅那樣進(jìn)展大面積低本錢(qián)制備的優(yōu)點(diǎn)重?fù)诫s的多晶硅薄膜作為電容器的極板、浮柵、電極等輕摻雜的多晶硅薄膜常用于MOS存儲(chǔ)器的負(fù)載電阻和其他電阻器85多晶硅薄膜由于具有比非晶硅TFT(薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管)更高的載流子遷移率、更快的開(kāi)關(guān)速度、更高的電流驅(qū)動(dòng)才干、可與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)86非晶硅的優(yōu)點(diǎn)非晶硅薄膜是器件和電路加工所用外表鈍化膜資料之一對(duì)活性半導(dǎo)體外表進(jìn)展鈍化對(duì)提高器件性能、加強(qiáng)器件和電路的穩(wěn)定性、可靠性；提高其封裝廢品率等有重要作用87硅的用途高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體資料；金屬陶瓷、宇宙航行的重要資料；光導(dǎo)纖維通訊，最新的現(xiàn)代通訊手段；性能優(yōu)良的硅有機(jī)化合物等881〕重要的半導(dǎo)體資料硅可用來(lái)制造集成電路、晶體管等半導(dǎo)體器件太陽(yáng)能電池892〕高溫資料金屬陶瓷的重要資料：將陶瓷和金屬混合燒結(jié)，制成金屬陶瓷復(fù)合資料，它耐高溫，富韌性，可以切割，既承繼了金屬和陶瓷的各自的優(yōu)點(diǎn)，又彌補(bǔ)了兩者的先天缺陷。宇宙航行的重要資料耐高溫隔熱層，航天飛機(jī)能抵擋住高速穿行稠密大氣時(shí)磨擦產(chǎn)生的高溫，全靠它那三萬(wàn)一千塊硅瓦拼砌成的外殼。903〕光導(dǎo)纖維通訊用純二氧化硅拉制出高透明度的玻璃纖維，激光在玻璃纖維的通路里，無(wú)數(shù)次的全反射向前傳輸，替代了笨重的電纜。光纖通訊容量高，一根頭發(fā)絲那么細(xì)的玻璃纖維，可以同時(shí)傳輸256路，它還不受電、磁干擾，不怕竊聽(tīng)，具有高度的嚴(yán)密性。91化合物半導(dǎo)體一切完全由IV元素組成的元素半導(dǎo)體和化合物半導(dǎo)體的能帶構(gòu)造均為間接躍遷型；晶體構(gòu)造為閃鋅礦構(gòu)造的III－V族化合物以GaAs為界，平均原子序數(shù)比GaAs小的是間接躍遷型，其他均為直接躍遷型；II－VI族化合物全為直接躍遷型。92III－V族化合物半導(dǎo)體資料II－VI族化合物半導(dǎo)體資料IV－VI族化合物半導(dǎo)體資料IV－IV族化合物半導(dǎo)體資料其它化合物半導(dǎo)體資料93常見(jiàn)的III-V化合物半導(dǎo)體化合物晶體結(jié)構(gòu)帶隙躍遷性質(zhì)GaAs閃鋅礦1.42直接GaP閃鋅礦2.27間接GaN纖鋅礦3.4間接InAs閃鋅礦0.35直接InP閃鋅礦1.35直接InN纖鋅礦2.05AlN纖鋅礦6.2494一、GaAS能帶構(gòu)造物理性質(zhì)化學(xué)性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)95GaAs能帶構(gòu)造直接帶隙構(gòu)造雙能谷：強(qiáng)電場(chǎng)下電子從高遷移率能谷向低遷移率能谷轉(zhuǎn)移，引起電子漂移速度隨電場(chǎng)的升高而下降的負(fù)微分遷移率效應(yīng)存在子能谷；子能谷與主能谷能量差小于禁帶寬度而大于Kt；電子在子能谷的有效質(zhì)量大于在主能谷的有效質(zhì)量。帶隙為1.42eV96GaAs物理性質(zhì)GaAs晶體呈暗灰色，有金屬光澤分子量為144.64原子密度4.42×1022/cm397GaAs化學(xué)性質(zhì)GaAs室溫下不溶于鹽酸，可與濃硝酸反響，易溶于王水室溫下，GaAs在水蒸氣和氧氣中穩(wěn)定加熱到6000C開(kāi)場(chǎng)氧化，加熱到8000C以上開(kāi)場(chǎng)離解98GaAs電學(xué)性質(zhì)電子遷移率高達(dá)8000GaAs中電子有效質(zhì)量為自在電子的1/15，是硅電子的1/3用GaAs制備的晶體管開(kāi)關(guān)速度比硅的快3~4倍高頻器件，軍事上運(yùn)用99GaAs光學(xué)性質(zhì)直接帶隙構(gòu)造發(fā)光效率比其它半導(dǎo)體資料要高得多，可以制備發(fā)光二極管，光電器件和半導(dǎo)體激光器等100GaAs的運(yùn)用GaAs在無(wú)線通訊方面具有眾多優(yōu)勢(shì)GaAs是功率放大器的主流技術(shù)1011〕GaAs在無(wú)線通訊方面砷化鎵晶片與硅晶片主要差別，在于它是一種“高頻〞傳輸運(yùn)用的晶片，由于其頻率高，傳輸間隔遠(yuǎn)，傳輸質(zhì)量好，可攜帶信息量大，傳輸速度快，耗電量低，適宜傳輸影音內(nèi)容，符合現(xiàn)代遠(yuǎn)程通訊要求。普通訊息在傳輸時(shí)，由于間隔添加而使所能接納到的訊號(hào)越來(lái)越弱，產(chǎn)生“聲音不清楚〞甚至“收不到信號(hào)〞的情形，這就是功率損耗。砷化鎵晶片的最大優(yōu)點(diǎn)，在于傳輸時(shí)的功率損耗比硅晶片小很多，勝利抑制訊號(hào)傳送不佳的妨礙。砷化鎵具有抗輻射性，不易產(chǎn)生信號(hào)錯(cuò)誤，特別適用于防止衛(wèi)星通訊時(shí)暴露在太空中所產(chǎn)生的輻射問(wèn)題。102砷化鎵與硅元件特性比較砷化鎵硅最大頻率范圍2～300GHz<1GHz最大操作溫度200oC120oC電子遷移速率高低抗輻射性高低具光能是否高頻下使用雜訊少雜訊多，不易克服功率耗損小高元件大小小大材料成本高低產(chǎn)品良率低高103應(yīng)用領(lǐng)域頻率范圍個(gè)人通訊服務(wù)900MHz（cellular）1.8～2.2GHz（PCS）2.2～2.4GHz（3Gwireless）有線電視50～1000MHzGPS1.6GHz衛(wèi)星電視11～13GHzWirelessLAN900MHz2.4、5.8、60GHzPoint-to-pointRadio6、8、11、15、18、23、38、60GHzVSAT（小型衛(wèi)星地面站）6、14、28GHz衛(wèi)星移動(dòng)電話1.6、2.5GHz（subscriber）20、23、29GHz（up/down/crosslink）寬頻衛(wèi)星服務(wù)28GHz汽車(chē)?yán)走_(dá)控制系統(tǒng)76～77GHz電子收費(fèi)系統(tǒng)5.8GHzGaAs非常適宜高頻無(wú)線通訊1042〕GaAs是功率放大器的主流技術(shù)砷化鎵具備許多優(yōu)良特性，但資料本錢(qián)及良品率方面比不上硅，因基頻部分以處置數(shù)字信號(hào)為主，內(nèi)部組件多為自動(dòng)組件、線路分布密集，故以細(xì)微化和高集成度純硅CMOS制程為主。手機(jī)中重要關(guān)鍵零部件功率放大器〔PowerAmplifier，PA〕，由于對(duì)放大功率的嚴(yán)厲要求，因此運(yùn)用GaAs制造將是最正確方式。GaAs在無(wú)線通訊射頻前端應(yīng)器具有高任務(wù)頻率、低噪聲、任務(wù)溫度運(yùn)用范圍高以及能源利用率高等優(yōu)點(diǎn)，因此在未來(lái)幾年內(nèi)仍是高速模擬電路，特別是功率放大器的主流制程技術(shù)。105手機(jī)是促進(jìn)GaAsIC市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Ω鶕?jù)StrategyAnalytics的報(bào)告，手機(jī)仍將是促進(jìn)砷化鎵〔GaAs〕IC市場(chǎng)增長(zhǎng)的主要?jiǎng)恿Α?004年GaAs芯片市場(chǎng)29億美圓，2021年達(dá)37億美圓GaAs器件市場(chǎng)將繼續(xù)主要依賴(lài)無(wú)線市場(chǎng)，手機(jī)市場(chǎng)是主要增長(zhǎng)動(dòng)力，2003年無(wú)線市場(chǎng)占GaAs器件總體需求的41%以上，來(lái)自汽車(chē)?yán)走_(dá)等其它運(yùn)用的需求將會(huì)增長(zhǎng)，但2021年手機(jī)仍至少占GaAs市場(chǎng)的33%隨著手機(jī)需求生長(zhǎng)，以及每支手機(jī)所需PA從單頻增為雙頻和三頻，僅手機(jī)這項(xiàng)需求，2021年GaAs芯片到達(dá)約30億顆106國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀對(duì)比目前我國(guó)在研制通訊譽(yù)砷化鎵器件方面尚處于起步階段。手機(jī)用砷化鎵電路根本靠進(jìn)口。隨著我國(guó)通訊產(chǎn)業(yè)迅速開(kāi)展，對(duì)砷化鎵器件需求越來(lái)越大。砷化鎵電路用于手機(jī)的功放和開(kāi)關(guān)部分，還可用于挪動(dòng)通訊基站、光通訊、衛(wèi)星通訊、CATV、軍事通訊等重要用途，運(yùn)用領(lǐng)域非常廣泛。1073〕GaAs還有更多的運(yùn)用領(lǐng)域光纖通訊具有高速、大容量、信息多的特點(diǎn)，是構(gòu)筑“信息高速公路〞的主干，大于2.5G比特/秒的光通訊傳輸系統(tǒng)，其收發(fā)系統(tǒng)均需求采用GaAs超高速公用電路。隨著光電子產(chǎn)業(yè)和自動(dòng)化的開(kāi)展，用作顯示器件LED、測(cè)距、玩具、條形碼識(shí)別等運(yùn)用的高亮度發(fā)光管、可見(jiàn)光激光器、近紅外激光器、量子阱大功率激光器等均有極大市場(chǎng)需求，還有GaAs基高效太陽(yáng)能電池的用量也非常大，對(duì)低阻低位錯(cuò)GaAs產(chǎn)業(yè)的需求非常宏大而迫切。我國(guó)數(shù)十億只LED管芯，一切的可見(jiàn)光激光器、高亮度發(fā)光管、近紅外激光器等幾乎都依托進(jìn)口，因此消費(fèi)高質(zhì)量的低阻GaAs單晶，促進(jìn)LED管芯、可見(jiàn)光激光器、高亮度發(fā)光管和高效率高效太陽(yáng)能電池的商品化消費(fèi)，將有力地開(kāi)展我國(guó)民族的光電子產(chǎn)業(yè)。108GaN資料的研討與運(yùn)用是目前全球半導(dǎo)體研討的前沿和熱點(diǎn)，是研制微電子器件、光電子器件的新型半導(dǎo)體資料，并與SiC、金剛石等半導(dǎo)體資料一同，被譽(yù)為是繼第一代Ge、Si半導(dǎo)體資料、第二代GaAs、InP化合物半導(dǎo)體資料之后的第三代半導(dǎo)體資料。它具有寬的直接帶隙、強(qiáng)的原子鍵、高的熱導(dǎo)率、化學(xué)穩(wěn)定性好〔幾乎不被任何酸腐蝕〕等性質(zhì)和強(qiáng)的抗輻照才干在光電子、高溫大功率器件和高頻微波器件運(yùn)用方面有著寬廣的前景。是很優(yōu)越的微波資料二、GaN109室溫下GaN禁帶寬度為3.4Ev在大氣壓力下，GaN晶體普通是六方纖鋅礦構(gòu)造其硬度高，又是一種良好的涂層維護(hù)資料110氮化鎵與其它半導(dǎo)體資料的比較特性單位半導(dǎo)體材料硅砷化鎵磷化銦碳化硅氮化鎵能階帶eV1.11.421.352.33.44300K電子遷移Cm2/vs1500850054007001000~2000飽和電壓107cm/s1.01.31.02.01.3臨界崩潰場(chǎng)效MV/cm0.30.40.53.03.0熱傳導(dǎo)V/cm*k1.50.50.74.5>1.5介電常數(shù)ε11.812.812.510.09.0111資料的特性化學(xué)性質(zhì)構(gòu)造特征電學(xué)性質(zhì)光學(xué)性質(zhì)資料的運(yùn)用1121〕GaN資料的特性高頻特性，可以到達(dá)300GHz〔硅為10G，砷化鎵為80G〕高溫特性，在300℃正常任務(wù)〔非常適用于航天、軍事和其它高溫環(huán)境〕電子漂移飽和速度高、介電常數(shù)小、導(dǎo)熱性能好耐酸、耐堿、耐腐蝕〔可用于惡劣環(huán)境〕高壓特性〔耐沖擊，可靠性高〕大功率〔對(duì)通訊設(shè)備是非常盼望的〕1132〕GaN的化學(xué)特性在室溫下，GaN不溶于水、酸和堿；在熱的堿溶液中以非常緩慢的速度溶解；NaOH、H2SO4和H3PO4能較快地腐蝕質(zhì)量差GaN，可用于這些質(zhì)量不高的GaN晶體的缺陷檢測(cè)；GaN在HCL或H2氣下，在高溫下呈現(xiàn)不穩(wěn)定特性；而在N2氣下最為穩(wěn)定。1143〕構(gòu)造特征立方系閃鋅礦構(gòu)造和六方纖鋅礦構(gòu)造；在大氣壓力下，GaN晶體普通是六方纖鋅礦構(gòu)造。1154〕GaN的電學(xué)特性GaN的電學(xué)特性是影響器件的主要要素。未有意摻雜的GaN在各種情況下都呈n型，最好的樣品的電子濃度約為普通情況下所制備的P型樣品，都是高補(bǔ)償?shù)摹?165〕GaN的光學(xué)特性寬帶隙化合物半導(dǎo)體資料，有很高的禁帶寬度〔2.3～6.2eV)，可以覆蓋紅、黃、綠、藍(lán)、紫和紫外光譜范圍，是到目前為止其它任何半導(dǎo)體資料都無(wú)法到達(dá)的主要在藍(lán)光和紫光發(fā)射器件上運(yùn)用117GaN的運(yùn)用1.實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明。國(guó)內(nèi)外倍加關(guān)注的半導(dǎo)體照明是一種新型的高效、節(jié)能和環(huán)保光源，將取代目前運(yùn)用的大部分傳統(tǒng)光源，被稱(chēng)為21世紀(jì)照明光源的革命，而GaN基高效率、高亮度發(fā)光二極管的研制是實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明的中心技術(shù)和根底。118半導(dǎo)體照明是21世紀(jì)最具開(kāi)展前景的高技術(shù)領(lǐng)域之一地區(qū)＼條件·效益條件能源節(jié)約降低二氧化碳排放美國(guó)5％白熾燈及55％日光燈被白光LED取代每年節(jié)省350億美元電費(fèi)。每年減少7.55億噸二氧化碳排放量。日本100％白熾燈被白光LED取代可少建1-2座核電廠。每年節(jié)省10億公升以上的原油消耗。臺(tái)灣25％白熾燈及100％日光燈被白光LED取代節(jié)省110億度電，約合1座核電廠發(fā)電量。119日亞公司1994年首創(chuàng)用MOCVD制備了GaNLED120發(fā)光二極管LED發(fā)光二極管Light-EmittingDiode是由數(shù)層很薄的摻雜半導(dǎo)體資料制成。當(dāng)經(jīng)過(guò)正向電流時(shí)，n區(qū)電子獲得能量越過(guò)PN結(jié)的禁帶與p區(qū)的空穴復(fù)合以光的方式釋放出能量。發(fā)藍(lán)光的二極管121LED運(yùn)用半導(dǎo)體白光照明車(chē)內(nèi)照明交通訊號(hào)燈裝飾燈大屏幕全彩色顯示系統(tǒng)太陽(yáng)能照明系統(tǒng)其他照明領(lǐng)域紫外、藍(lán)光激光器高容量藍(lán)光DVD、激光打印和顯示、軍事領(lǐng)域等122LED照明的優(yōu)點(diǎn)發(fā)光效率高，節(jié)省能源耗電量為同等亮度白熾燈的10%-20%，熒光燈的1/2。綠色環(huán)保冷光源，不易破碎，沒(méi)有電磁干擾，產(chǎn)生廢物少壽命長(zhǎng)壽命可達(dá)10萬(wàn)小時(shí)固體光源、體積小、分量輕、方向性好單個(gè)單元尺寸只需3~5mm呼應(yīng)速度快，并可以耐各種惡劣條件低電壓、小電流123Ge：Eg＝0.67eV紅光GaP：Eg＝2.25eV綠光GaN：Eg＝3.4eV藍(lán)光波長(zhǎng)＝h/Eg;

其中，h是普朗克常數(shù)，Eg是禁帶寬度

124高亮度白光LED的實(shí)現(xiàn)基于藍(lán)光LED，經(jīng)過(guò)黃色熒光粉激發(fā)出黃光，組合成為白光經(jīng)過(guò)紅、綠、藍(lán)三種LED組合成為白光基于紫外光LED，經(jīng)過(guò)三基色粉，組合成為白光1252.提高光存儲(chǔ)密度DVD的光存儲(chǔ)密度與作為讀寫(xiě)器件的半導(dǎo)體激光器的波長(zhǎng)平方成反比，假設(shè)DVD運(yùn)用G