半导体主要分为元素半导体、化合物半导体、有机半导体和非晶态半导体四大类,其中硅和锗是最常用的元素半导体,而砷化镓等化合物半导体在光电器件中表现突出。
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元素半导体:由单一元素构成,如硅(Si)、锗(Ge)和硒(Se)。硅因稳定性高、储量丰富成为集成电路的主流材料,锗则在高频器件中仍有应用。
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化合物半导体:由两种及以上元素组成,分为无机和有机两类。
- 无机化合物:如Ⅲ-Ⅴ族的砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP),适用于高频通信和激光器;Ⅱ-Ⅵ族的硫化镉(CdS)用于太阳能电池。
- 有机化合物:如聚乙炔、酞菁类材料,具有柔性、低成本特性,常用于有机发光二极管(OLED)。
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非晶态半导体:原子排列无序,如非晶硅(a-Si),用于薄膜晶体管和光伏面板。其短程有序、长程无序的结构使其制备工艺更简单。
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杂质半导体:通过掺杂调控导电性,分为N型(掺磷等施主杂质,电子导电)和P型(掺硼等受主杂质,空穴导电),是制造二极管、晶体管的基础。
提示:半导体的选择需结合应用场景,例如硅主导数字电路,而砷化镓更适合高频光电器件。未来,宽禁带半导体(如碳化硅、氮化镓)将在新能源和5G领域发挥更大作用。