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氧化物半导体 更新时间:2011-05-26 19:10

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氧化物半导体是一类具有半导体特性的氧化物。它的电学性质与环境气氛有关。氧化物半导体有以下几种分类:导电率随氧化气氛而增加称为氧化型半导体,是p型半导体;电导率随还原气氛而增加称为还原型半导体,是n型半导体;导电类型随气氛中氧分压的大小而成p型或n型半导体称为两性半导体。

氧化物半导体的制备

  • 非单晶氧化物可用纯金属高温下直接氧化或通过低温化学反应(如金属氯化物与水的复分解反应)来制备。氧化物单晶的制备有焰熔法、熔体生长法和气相反应生长法。氧化物半导体znO、CdO、SnO2等常用于制造气敏元件,Fe2O3、Cr2O3、Al2O3等常用于制造湿敏元件;SnO2膜用于制做透明电极等。

氧化物半导体材料

  • 氧化物半导体是由金属与氧形成的化合物半导体材料。它与元素半导体材料相比,结构上多为离子晶体,禁带宽度一般都较大,迁移率较小,化学性质也比较复杂,可因化学计量比的微小偏差,在晶体中造成施主和受主,而这种化学计量比的偏差对气氛和温度是敏感的。

    氧化物半导体材料的平衡组成因氧的压力改变而改变,氧原子浓度决定其导电的类型。由于金属和氧之间的负电性差别较大,化学键离子性成分较强,破坏这样一个离子键要比共价键容易,使它含有的点缺陷浓度较大,所以化学计量比偏离对材料的电学性质影响也大。如化学计量比偏离缺氧时(或金属过剩时),则此氧化物半导体材料即呈现n型,此时氧空位或间隙金属离子形成施主能级而提供电子,属于此类半导体材料的有ZnO、CdO、TiO2、Al2O3、SnO:等。例如:ZnO化学计量比偏离缺氧时:与上相反则呈p型半导体,此时金属空位将形成能级而提供空穴,属于此类半导体材料的有:C u2O、NiO 、CoO、FeO、Cr2O3。等。例如:Ni()化学计量比偏离多氧时: 由此可见,氧化物半导体材料的导电类型受周围气氛(氧化性气体或还原性气体)而明显改变,利用这种特性使用氧化物半导体材料来制备气敏半导体器件。

氧化物半导体的发展

  • 作为“新一代电子的基础材料”而备受全球显示器技术人员关注的就是氧化物半导体TFT。因为氧化物半导体TFT是驱动超高精细液晶面板、有机EL面板以及电子纸等新一代显示器的TFT材料最佳候选之一。预计最早将在2012~2013年开始实用化,将来或许还会成为具备“柔性”和“透明”等特点的电子元件的实现手段。

    进一步扩大氧化物半导体的用途时碰到的课题是如何实现p型半导体。如果能实现高质量的pn结,就有望应用于柔性透明的集成电路、LED以及太阳能电池等用途。

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