Các hợp chất hóa học bán dẫn và các vật liệu dẫn suất cùng gốc

- Cácbit Silic trong công thức có 70,045% Si, 29,955% C.

- Ứng dụng: Cácbít Silic kết dính bở đất sét gọi là tirit, Cácbit Silic kêt dính bở thủy tinh lỏng gọi là vilit dùng để chế tạo Varixto dùng trong chông sét van, cac lò điện nhiệt độ cao, trong các thiết bị tự động.

Cacbit silic (SiC) tốt hơn nhiều so với silic trong việc mang dòng điện trong mạch điện tử. Do vậy, nó có thể giảm lãng phí năng lượng trong mọi thiết bị điện tử dân dụng hoặc văn phòng. Cacbit silic là một trong những vật liệu tuyệt vời nhất dành cho các thiết bị điện tử công suất cao.

Nó cũng có thể hoạt động ở nhiệt độ cao hơn so với silic. Điều này đồng nghĩa với việc cảm biến làm bằng cacbit có thể làm việc được ở nhiệt độ cao hơn nhiều.

Các thanh silic được chế tạo từ carbide silic, silic tinh thể và cacbon. Chúng có điện trở suất cao và chịu nhiệt tốt, được dùng làm phần tử đốt nóng trong lò điện nhiệt độ cao. Thiết bị đốt nóng bằng thanh silic có thể dùng trong các lò điện với công suất khác nhau, nhiệt độ lớn nhất đến 1500^oC

Tinh thể bán dẫn có thể được tạo thành bằng những nguyên tử của nguyên tố hóa trị

III và của nguyên tố hóa trị V; kí hiệu là A^IIIB^V.

Hợp chất A^IIIB^V là loại vật liệu có triển vọng, bởi vì nó cho phép lựa chọn rộng rãi các tham số của vật liệu ban đầu (bề rộng vùng cấm, độ linh hoạt hạt dẫn, …) để tạo ra các dụng cụ bán dẫn. Chúng có cấu trúc sfalerit tương tự với cấu trúc của kim cương, chỉ khác là bản chất và kích thước các phần tử trong cấu trúc khác nhau.

Phương pháp chủ yếu để có hợp chất A^IIIB^V là cho các thành phần tác dụng trực tiếp trong chân không hay trong khí trơ.

Vật liệu bán dẫn dạng này thông dụng nhất là GaAs

1. 
   Galiasenua: GaAs có cấu trúc tinh thể sfalerit (hay blenzo kẽm)
   

Galiasenua dùng để chế tạo tế bào quang điện có hiệu suất 7% liều lượng kế tia Rơnghen, điot đường hầm, laze bán dẫn. Dụng cụ bán dẫn Galiasenua có khả năng làm việc đến 450⁰C

2. 
   Animonua Inđi: Thu được bằng cách nấu chảy theo tỉ trọng Indi(In) và Antimonua tinh khiết cao, sau đó làm sạch theo phương pháp phân vùng nóng chảy Antimonua Indi
   

c. Vật liệu bán dẫn A^IIIB^V có tạp chất

- Đưa vào nguyên tố hóa trị II (ví du: Zn) thì GaAs trở thành vật liệu bán dẫn loại p

- Đưa vào nguyên tố hóa trị VI (ví du: Selen) thì GaAs thành vật liệu bán dẫn loại n

- Đưa vào nguyên tố hóa trị IV (ví du: Silic ) thì tùy vào vị trí của Silic trong tinh thể GaAs mà ta có VLBD loại p hay loại n:

+ Nếu Silic thay thế As thì GaAs là vật liệu bán dẫn loại p

+ Nếu Silic thay thế Ga thì GaAs là vật liệu bán dẫn loại n

Công nghệ cấy ion đưa chùm tia Silic cấy vào tinh thể GaAs. Sau khi được ủ ở 800⁰C, các nguyên tử Silic thay thế Ga để GaAs thành loại n.

Tính dẫn điện của GaAs không những phụ thuộc vào hóa trị của tạp chất đưa vào mà còn phụ thuộc vào vị trí nguyên tử tạp chất trong tinh thể Ga.

Các chất In^III, P^V, Sb^V, Al^III, khi đưa vào GaAs sẽ tạo thành vật liệu bán dẫn ghép có tạp chất: Ga_xIn_1-xAs, GaP_xAs_1-x, Ga_1-xAl_xAs…

Vật liệu dẫn điện loại này bao gồm ZnS, CdS, HgS, ZnSe, CdSe, HgSe…

Tạp chất có hoá trị nhỏ hơn II đóng vai tạp chất nhận (axeptor).

Ví dụ: tạp chất nhóm I như Ag, Au…sau khi thay Zn hay Cd trong mạng tinh thể

sẽ trở thành axeptor.

Tính chất quan trọng của VLBD loại này là rất nhiều từ chúng thể hiện tính dẫn điện chỉ ở một dạng (n hoặc p) không phụ thuộc vào đặc tính của hợp kim, tạp chất pha vào.

Ví dụ: ZnS, ZnSe, CdSe, HgSe luôn luôn có tính dẫn loại n. Chỉ có ZnTe có tính dẫn lỗ trống, còn CdTe, HgTe có thể có tính dẫn vừa n, vừa p tùy thuộc điều kiện ngoài và tạp chất. Chính điều này làm hạn chế khả năng ứng dụng thực tế của họ bán dẫn này.

Trong họ bán dẫn này thì ứng dụng nhiều nhất vẫn là ZnS và CdS. CdS thường dùng làm photoresist; còn ZnS thường dùng làm chất phát quang.

Tạp chất đóng vai trò quan trọng đối với độ quang dẫn riêng của họ bán dẫn này: khi pha tạp đồng (Cu) nhiều thì đóng vai trò chủ đạo là độ quang dẫn của tạp chất. Màng mỏng làm từ HgSe, HgTe có độ linh động cao thường được sử dụng để chế tạo cảm biến có độ nhạy cao.

* Ứng dụng của bán dẫn loại A^IIB^VI

Ứng dụng của liên kết A^IIB^VI theo tỉ lệ sử dụng phân chia ra ZnS và CdS. Loại đầu tiên được sử dụng trong kỹ thuật ánh sáng, loại thứ hai trong công nghiệp chế tạo biến trở quang có độ nhạy rất cao với vùng phổ nhìn thấy. Màng mỏng làm từ liên kết Se, Te, Hg sử dụng làm các bộ cảm biến Hall.

Các sunfua : Chì sunfua (PbS), Bismut Sunfua (Bi₂S₃), và Cadmi Sunfua (CdS) được dùng để sản xuất điện trở quang. PbS gặp trong thiên nhiên ở dạng vật liệu galenit và có thể điều chế được bằng một số phương pháp nhân tạo, nó có biến thể vô định hình và tinh thể.

Bismut Sunfua (Bi₂S₃) được điều chế bằng cách nấu chảy Bi với S không có ôxi.

Tinh thể của nó thuộc hệ thống hình thoi và có màu xám đen. Cadmi sunfua thu được bằng các phương pháp khác nhau và có thể là vô định hình và tinh thể. Màu của nó tùy thuộc vào biến thể và các tạp chất trong nó.