新型光電半導體材料有哪些

❶ 新型的半導體材料有何作用

美國佛羅里達大學研究人員宣布，他們在新半導體的設計方面取得突破，從而率先為一種新型電子開關開發出重要的基礎材料，這種基礎材料很可能提供平穩的不間斷的電力供應。這項研究成果可能成為21世紀汽車工業和尖端軍事硬體使用的重要材料，行業雜志《化合物半導體》對這項研究成果作了介紹。

佛羅里達大學四位材料學教授和兩位化學工程教授用氮化鎵材料設計了一種稱之為「金屬氧化物半導體場效應晶體管」的基本電子結構。

佛羅里達大學的科學家和聖巴巴拉加州大學的科學家們還最先設計並展示了一種與之相關的「雙極晶體管」。

參加研究的佛羅里達大學材料學教授斯蒂芬·皮爾頓說，這兩項研究成果是朝著製造氮化鎵半導體開關邁出的重要步驟。這種開關將確保供電系統今後能實現高質量的電力輸送。

他說，美國供電系統目前使用大型機械中繼開關和硅開關輸送電力，但是這兩種開關都存在嚴重的缺陷。用氮化鎵開關替代上述兩種開關輸送電力可以收到良好的效果。

皮爾頓說：「如果能用電子開關替換全部機械中繼開關和硅開關，輸送電力的速度更快，問題也大大減少。」

❷ 常見的半導體材料有什麼

半導體材料（semiconctor material）是一類具有半導體性能（導電能力介於導體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ·～1GΩ·cm范圍內）、可用來製作半導體器件和集成電路的電子材料。
半導體材料可按化學組成來分，再將結構與性能比較特殊的非晶態與液態半導體單獨列為一類。按照這樣分類方法可將半導體材料分為元素半導體、無機化合物半導體、有機化合物半導體和非晶態與液態半導體。
元素半導體 在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布著11種具有半導性的元素，下表的黑框中即這11種元素半導體,其中C表示金剛石。C、P、Se具有絕緣體與半導體兩種形態;B、Si、Ge、Te具有半導性；Sn、As、Sb具有半導體與金屬兩種形態。P的熔點與沸點太低,Ⅰ的蒸汽壓太高、容易分解，所以它們的實用價值不大。As、Sb、Sn的穩定態是金屬，半導體是不穩定的形態。B、C、Te也因制備工藝上的困難和性能方面的局限性而尚未被利用。因此這11種元素半導體中只有Ge、Si、Se 3種元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半導體材料中應用最廣的兩種材料。
據美國物理學家組織網近日報道，一個國際科研團隊首次研製出了一種含巨大分子的有機半導體材料，其結構穩定，擁有卓越的電學特性，而且成本低廉，可被用於製造現代電子設備中廣泛使用的場效應晶體管。
科學家們表示，最新研究有望讓人造皮膚、智能綳帶、柔性顯示屏、智能擋風玻璃、可穿戴的電子設備和電子牆紙等變成現實。
在目前的消費市場上，電子產品都很昂貴，主要因為電視機、電腦和手機等電子產品都由硅製成，製造成本很高;而碳基(塑料)有機電子產品不僅製造方便、成本低廉，而且輕便柔韌可彎曲，代表了「電子設備無處不在」這一未來趨勢。
以前的研究表明，碳結構越大，其性能越優異。但科學家們一直未曾研究出有效的方法來製造更大的、穩定的、可溶解的碳結構以進行研究，直到此次祖切斯庫團隊研製出這種新的用於製造晶體管的有機半導體材料。
有機半導體是一種塑料材料，其擁有的特殊結構讓其具有導電性。在現代電子設備中，電路使用晶體管控制不同區域之間的電流。科學家們對新的有機半導體材料進行了研究並探索了其結構與電學屬性之間的關系。

❸ 半導體光電材料是什麼

光電材料是指用於製造各種光電設備（主要包括各種主、被動光電感測器光信息處理和存儲裝置及光通信等）的材料，主要包括紅外材料、激光材料、光纖材料、非線性光學材料等。
紅外探測材料
包括硫化鉛、銻化銦、鍺摻雜（金、汞）、碲錫鉛、碲鎘汞、硫酸三甘酞、鉭酸鋰、鍺酸鉛、氧化鎂等一系列材料，銻化銦和碲鎘汞是目前軍用紅外光電系統採用的主要紅外探測材料，特別是碲鎘汞（Hg-Cd-Te）材料，是當前較成熟也是各國側重研究發展的主要紅外材料。它可應用於從近紅外、中紅外、到遠紅外很寬的波長范圍，還具有以光電導、光伏特及光磁電等多種工作方式工作的優點，但該材料也存在化學穩定性差、難於製成大尺寸單晶、大面積均勻性差等缺點，Hg-Cd-Te現已進入薄膜材料研製和應用階段，為了克服該材料上述的缺點，國際上探索了新的技術途徑： （1）用各種薄膜外延技術制備大尺寸晶片，這些技術包括分子束外延（MBE）、液相外延（LPE）和金屬有機化合物氣相淀積（MOCVD）等。特別是用MOCVD可以制出大面積、組分均勻、表面狀態好的Hg-Cd-Te薄膜，用於制備大面積焦平面陣列紅外探測器。國外用MOCVD法已製成面積大於5cm2、均勻性良好、Δx=0.2±0.005、工藝重復性好的碲鎘汞單晶薄膜，64×64焦平面器件已用於型號系統、512×512已有樣品。 （2）尋找高性能新紅外材料取代Hg-Cd-Te，主要包括：①Hg-Mn-Te和Hg-Zn-Te，美國和烏克蘭等國從80年代中就開展了這方面的研究，研究表明，Hg1-xZnxTe和Hg1-x CdxZnyTe的光學特性和碲鎘汞很相似，但較容易獲得大尺寸、低缺陷的單晶，化學穩定性也更高。Hg1-xMnxTe是磁性半導體材料，在磁場中的光伏特性與碲鎘汞幾乎相同，但它克服了Hg-Te弱鍵引起的問題。②高溫超導材料，現處於研究開發階段，已有開發成功的產品。 ③Ⅲ-V超晶格量子阱化合物材料，可用於8～14μm遠紅外探測器，如：InAs/GaSb（應變層超晶格）、GaAs/AlGaAs（量子阱結構）等。 ④SiGe材料，由於SiGe材料具有許多獨特的物理性質和重要的應用價值，又與Si平面工藝相容，因此引起了微電子及光電子產業的高度重視。SiGe材料通過控制層厚、組分、應變等，可自由調節材料的光電性能，開辟了硅材料人工設計和能帶工程的新紀元，形成國際性研究熱潮。Si/GeSi異質結構應用於紅外探測器有如下優點：截止波長可在3～30μm較大范圍內調節，能保證截止波長有利於優化響應和探測器的冷卻要求。Si/GeSi材料的缺點在於量子效率很低，目前利用多個SiGe層來解決這一問題。 〔6〕1996年美國國防部國防技術領域計劃將開發先進紅外焦平面陣列的工作重點確定為：研製在各種情況下應用（包括監視和夜間/不利氣象條件下使用的紅外焦平面陣列）的紅外探測器材料，其中包括以如下三種材料為基礎的薄膜和結構：具有晶元上處理能力的GgCdTe單片薄膜、InAs/GaSb超晶格和SiGe（肖特基勢壘器件）。這三種材料也正是當前紅外探測材料發展和研究的熱點。
紅外透波材料
主要用作紅外探測器和飛行器中的窗口、頭罩或整流罩等，它的最新進展和發展方向如下：（1）目前，在中紅外波段採用的紅外透過材料有鍺鹽玻璃、人工多晶鍺、氟化鎂（MgF2）、人工藍寶石和氮酸鋁等，特別是多晶氟化鎂，被認為是綜合性能比較好的材料。遠紅外材料是紅外透過材料當前研究發展的重點之一，8～14μm長波紅外透過材料有：硫化鋅（ZnS）、硒化鋅（ZnSe）、硫化鑭鈣（CaLa2S4）、砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）和鍺（Ge）等。ZnS被認為是一種較好的遠紅外透過材料，在3～12μm范圍，厚2mm時，平均透過率大於70%，無吸收峰，採取特殊措施，最大紅外透過率達95.8%。國外已採用ZnS作為遠紅外窗口和頭罩材料，象美國的LANTRIRN紅外吊艙窗口，Learjel飛機窗口等。美國Norton國際公司先進材料部每年生產上千個ZnS頭罩。ZnS多晶體的制備方法主要有兩種：熱壓法與化學氣相淀積法（CVD），CVD法制備的材料性能較好。 紅外透過材料發展的另一個重要方向是：耐高溫紅外透過材料的研究。高速飛行器在飛行過程中會對紅外窗口和罩材產生高溫、高壓、強烈的風砂雨水的沖刷和浸蝕，影響紅外透過材料的性能，因此需要一系列新型的耐高溫、具有綜合光學、物理、機械、化學性能的新材料。這些條件下使用的理想材料從室溫到1000℃應具有下列特性：在使用波段內具有高透過，低熱輻射、散射及雙折射，高強度，高導熱系數，低熱膨脹系數，抗風砂雨水的沖擊和浸蝕，耐超聲波輻射等。最近研究較多的耐高溫紅外透過材料有鎂鋁尖晶石、蘭寶石、氧化釔、鑭增強氧化釔和鋁氧氮化物ALON等。鎂鋁尖晶石是近年來研究最多的最優秀的紅外光學材料之一，它能在高溫、高濕、高壓、雨水、風砂沖擊及太陽暴曬下仍保持其性質，因而是優先選用的耐高溫紅外透過材料，它可透過200nm到6μm的紫外、可見光及紅外光。單晶監寶石也是一種耐高溫紅外材料，它可透過從遠紫外0.17μm到6.5μm的紅外光，用新研製的熱交換法晶體生長過程可以製造直徑達25cm的大尺寸藍寶石。氧化釔和鑭增強氧化釔的透過波長為8μm，在氧化釔中摻入氧化鑭，材料強度提高30%，光學特性不變。由於高溫下具有很高的硬度，所以它具有很好的抗沖擊、抗浸蝕性能。嚴格的說到目前還沒有一種理想的材料能完全滿足上述要求。但包括上述材料在內的不少材料具有較理想的綜合性質。紅外透過材料的第三個發展方向是：紅外/毫米波雙模材料，這是為適應紅外/毫米波雙模復合材料制導技術的需要。目前，還沒有一種材料能滿足紅外/毫米波雙模材料既要有高的遠紅外透過率又有小的介電常數和損耗角正切的要求，高性能的紅外/毫米波雙模材料尚待進一步研究發展。紅外材料的應用：包括各種導彈的制導、紅外預警（包括探測、識別和跟蹤、預警衛星、預警飛機、各種偵察機等）、觀察瞄準（高能束攔截武器等）。
編輯本段激光材料
目前固體激光器正尋求在可見和近可見光譜范圍波長可調，為此而發現的可調諧激光晶體已有30多種，其中，Cr3 離子摻雜新晶體具有較高受激輻射截面和低飽和能量密度，它們的波長范圍是：Cr3 :LiCaAlF3為0.72～0.84μm、Cr3 :LiSrAlF6為0.78～1.01μm，特別是Cr:LiSAF，它的飽和能量密度為5J/cm2，在激光調諧范圍，熒光壽命、激光效率、熱透鏡效應等方面具有良好的性能。
編輯本段軍事應用
軍用光電材料研究的目的是將研究成果應用於新一代高技術光電子裝備系統，提高電子進攻和防衛綜合電子戰的能力。軍用光電材料是軍用光電子技術的重要基礎，對軍用光電子裝備系統有重要的賦能和倍增作用。以紅外材料為基礎的光電成像夜視技術能增強坦克、裝甲車、飛機、軍艦及步兵的夜戰能力，為航空、衛星偵察、預警提供重要手段，成像制導技術可大大提高導彈的命中率和抗干擾能力。以新型固體激光材料為基礎的激光測距、激光致盲武器和火控制系統等使作戰能力大大加強。可調諧激光晶體為從可見光到紅外波段可調諧激光系統提供工作物質可提高激光雷達、空中感測和水下探測等軍用激光系統的領域監視、偵察能力。利用光纖材料、寬頻、抗電磁和強核電磁脈沖干擾、保密、體積小、環境適應性強和抗輻照等優點，可實現地面武器系統無人遠距離感測陣和有人控制站之間的GB/s級信息傳輸；艦船指揮可以通過光纖為遠距離艦隊發送信號，進行指揮；飛機將能發射光纖攜繩的機載無人加強飛機或靶機；以往的武器有線制導將被光纖制導所取代；軍用運載體的慣性導航系統將被光纖陀螺所取代；戰略武器發射的C3I系統也將啟用光纖C3I網路等等。總之，軍用光纖系統的應用，將遠遠超越話音和低速率數據通信的范圍，而進入感測、海上或空中武器平台及各種高速率傳輸系統。

❹ 綠色環保的半導體光電材料都有哪些

綠色環保是由標準的，有些要求無鉛，有些要求無汞，有些是ROHS的，很多半導體器件是滿足無鉛和RoHS的。

❺ 新型半導體材料有哪些

GaN，GaAs，InSb，InN，等等，可能是相對於Si這類傳統的半導體來說吧。
III-V族裡邊有很多。

❻ 半導體材料有哪些

在可預見的將來，單晶硅仍是電子工業的首選材料，但砷化鎵這位半導體家族新秀已迅速成長為僅次於硅的重要半導體電子材料。砷化鎵在當代光電子產業中發揮著重要的作用，其產品的50%應用在軍事、航天方面，30%用於通信方面，其餘的用於計算機和測試儀器。

砷化鎵材料的特殊結構使其具備吸引人的優良特性。根據量子力學原理，電子的有效質量越小，它的運動速度就越快，而砷化鎵中電子的有效質量是自由電子質量的1/15，只有硅電子的1/3。用砷化鎵製成的晶體管的開關速度，比硅晶體管快1～4倍，用這樣的晶體管可以製造出速度更快、功能更強的計算機。因為砷化鎵的電子運動速度很高，用它可以制備工作頻率高達1010赫茲的微波器件，在衛星數據傳輸、通信、軍用電子等方面具有關鍵性作用。實際上，以砷化鎵為代表的Ⅲ—Ⅳ族半導體，其最大特點是其光電特性，即在光照或外加電場的情況下，電子激發釋放出光能。它的光發射效率比其他半導體材料高，用它不僅可以製作發光二極體、光探測器，還能製作半導體激光器，廣泛應用於光通信、光計算機和空間技術，開發前景令人鼓舞。

與任何半導體材料一樣，砷化鎵材料對於雜質元素十分敏感，必須精細純化。和硅、鍺等元素半導體不同的是它還要確保准確的化學配比，否則將影響材料的電學性質。

基於以上原因，砷化鎵單晶的制備工藝復雜，成本高昂。我國曾在人造衛星上利用微重力條件進行砷化鎵單晶的生長，取得了成功。此外，薄膜外延生長技術，可以精確控制單晶薄膜的厚度和電阻率，在制備半導體材料和器件中越來越受到重視。

短短十幾年，僅美國研究和開發的砷化鎵產品已逾千種。根據90年代末國際砷化鎵集成電路會議的預測，砷化鎵集成電路的市場銷售額將每年翻一番，形成數十億美元的規模。砷化鎵及其代表的Ⅲ—Ⅳ族化合物半導體家族均身懷絕技，有待於進一步開發。

❼ 什麼叫半導體光電材料

導電性能介於導體與絕緣體之間的材料，叫做半導體.例如：鍺、硅、砷化鎵等．

半導回體光電材料的大家族中答包含許多成員，他們有的能把電變成光，也有的能把光變成電，還有的能對光和電的信號進行各種處理和放大。
半導體光電材料的工作波長是和製作器件所用的半導體材料的種類相關的。半導體材料中存在著導帶和價帶，導帶上面可以讓電子自由運動，而價帶下面可以讓空穴自由運動，導帶和價帶之間隔著一條禁帶，當電子吸收了光的能量從價帶跳躍到導帶中去時，就把光的能量變成了電，而帶有電能的電子從導帶跳回價帶，又可以把電的能量變成光，這時材料禁帶的寬度就決定了光電器件的工作波長.

❽ 常見的半導體材料有什麼

半導體材料可按化學組成來分，再將結構與性能比較特殊的非晶態與液態半導體單獨列為一類。按照這樣分類方法可將半導體材料分為元素半導體、無機化合物半導體、有機化合物半導體和非晶態與液態半導體。 元素半導體 在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布著11種具有半導性的元素，下表的黑框中即這11種元素半導體,其中C表示金剛石。C、P、Se具有絕緣體與半導體兩種形態;B、Si、Ge、
Te具有半導性；Sn、As、Sb具有半導體與金屬兩種形態。P的熔點與沸點太低,Ⅰ的蒸汽壓太高、容易分解，所以它們的實用價值不大。As、Sb、Sn的穩定態是金屬，半導體是不穩定的形態。B、C、Te也因制備工藝上的困難和性能方面的局限性而尚未被利用。因此這11種元素半導體中只有Ge、Si、Se 3種元素已得到利用。Ge、Si仍是所有半導體材料中應用最廣的兩種材料。 無機化合物半導體 分二元系、三元系、四元系等。 二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有閃鋅礦的結構。②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb組成，典型的代表為GaAs。它們都具有閃鋅礦結構,它們在應用方面僅次於Ge、Si,有很大的發展前途。③Ⅱ-Ⅵ族:Ⅱ族元素Zn、Cd、Hg和Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物，是一些重要的光電材料。ZnS、CdTe、HgTe具有閃鋅礦結構。④Ⅰ－Ⅶ族：Ⅰ族元素Cu、Ag、Au和 Ⅶ族元素Cl、Br、I形成的化合物，其中CuBr、CuI具有閃鋅礦結構。⑤Ⅴ-Ⅵ族：Ⅴ族元素As、Sb、Bi和Ⅵ族元素 S、Se、Te形成的化合物具有的形式,如Bi2Te3、Bi2Se3、Bi2S3、As2Te3等是重要的溫差電材料。⑥第四周期中的B族和過渡族元素Cu、 Zn、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni的氧化物,為主要的熱敏電阻材料。⑦某些稀土族元素 Sc、Y、Sm、Eu、Yb、Tm與Ⅴ族元素N、As或Ⅵ族元素S、Se、Te形成的化合物。 除這些二元系化合物外還有它們與元素或它們之間的固溶體半導體，例如Si-AlP、Ge-GaAs、InA
s-InSb、AlSb-GaSb、InAs-InP、GaAs-GaP等。研究這些固溶體可以在改善單一材料的某些性能或開辟新的應用范圍方面起很大作用。 三元系包括：族:這是由一個Ⅱ族和一個Ⅳ族原子去替代Ⅲ－Ⅴ族中兩個Ⅲ族原子所構成的。例如ZnSiP2、ZnGeP2、ZnGeAs2、CdGeAs2、CdSnSe2等。族：這是由一個Ⅰ族和一個Ⅲ族原子去替代Ⅱ-Ⅵ族中兩個Ⅱ族原子所構成的, 如 CuGaSe2、AgInTe2、 AgTlTe2、CuInSe2、CuAlS2等。：這是由一個Ⅰ族和一個Ⅴ族原子去替代族中兩個Ⅲ族原子所組成,如Cu3AsSe4、Ag3AsTe4、Cu3SbS4、Ag3SbSe4等。此外，還有它的結構基本為閃鋅礦的四元系（例如Cu2FeSnS4）和更復雜的無機化合物。 有機化合物半導體 已知的有機半導體有幾十種，熟知的有萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，它們作為半導體尚未得到應用。
非晶態與液態半導體 這類半導體與晶態半導體的最大區別是不具有嚴格周期性排列的晶體結構。