Меня, как поставщика 2-дюймовых Ge-подложек, часто спрашивают об электропроводности этих специализированных материалов. Германий (Ge) — хорошо известный полупроводниковый материал, обладающий уникальными электрическими свойствами, и понимание его проводимости в контексте 2-дюймовой подложки имеет решающее значение для различных приложений.
Понимание германия как полупроводника
Германий — элемент IV группы периодической таблицы. Он имеет алмазоподобную кристаллическую структуру, что придает ему полупроводниковые свойства. Полупроводники имеют электрическую проводимость между проводниками (например, металлами) и изоляторами (например, керамикой). Проводимость полупроводника, такого как Ge, сильно зависит от таких факторов, как температура, концентрация легирующих примесей и качество кристалла.
В чистом виде германий является собственным полупроводником. При абсолютном нуле температуры все валентные электроны в германии прочно связаны со своими атомами, и свободных носителей заряда (электронов или дырок) нет, поэтому проводимость равна нулю. По мере повышения температуры некоторые валентные электроны получают достаточно энергии, чтобы вырваться из своих ковалентных связей, образуя пары электрон-дырка. Эти свободные электроны и дырки могут двигаться под действием электрического поля, способствуя электропроводности.
Концентрация собственных носителей заряда ((n_i)) германия при комнатной температуре (около 300 К) составляет примерно (2,4\times10^{13} см^{- 3}). Электропроводность ((\sigma)) собственного полупроводника определяется формулой (\sigma = n_iq(\mu_e+\mu_h)), где (q) — элементарный заряд ((q = 1,6\times10^{-19} C)), (\mu_e) — подвижность электронов, а (\mu_h) — подвижность дырок. Для германия подвижность электронов (\mu_e\approx3900 см^{2}/В\cdot с) и подвижность дырок (\mu_h\approx1900 см^{2}/В\cdot с).
Расчет собственной проводимости германия при комнатной температуре:
[
\begin{выровнять*}
cisigma&=n_iq(\mu_e + \mu_h)\
&=(2,4\times10^{13} см^{-3})\times(1,6\times10^{-19} C)\times(3900 + 1900)cm^{2}/V\cdot s\
&=(2,4\times10^{13})\times(1,6\times10^{-19})\times5800 См/см\
&\approx2,2\times10^{-2} См/см
\end{выровнять*}
]
Легирование и его влияние на электропроводность
В большинстве практических применений чистый германий не используется, поскольку его проводимость относительно низкая. Вместо этого германий часто легируют примесями для увеличения его проводимости. Легирование включает добавление небольших количеств посторонних атомов (элементов группы III или группы V) к кристаллической решетке германия.
N-тип Допинг
Когда германий легирован элементами V группы, такими как фосфор (P), мышьяк (As) или сурьма (Sb), эти элементы имеют на один валентный электрон больше, чем германий. Дополнительный электрон относительно слабо связан и может легко стать свободным электроном. Этот тип легирования создает полупроводник n-типа, в котором основными носителями заряда являются электроны.
Проводимость полупроводника n-типа в основном определяется концентрацией донорных примесей ((N_d)). Формула проводимости полупроводника n - типа имеет вид (\sigma = nq\mu_e), где (n\approx N_d) (при условии полной ионизации доноров). Например, если мы легируем германий концентрацией доноров (N_d = 1\times10^{16} см^{-3}) и используем подвижность электронов (\mu_e = 3900 см^{2}/В\cdot с):
[
\begin{выровнять*}
\sigma&=nq\mu_e\
&=(1\times10^{16} см^{-3})\times(1.6\times10^{-19} C)\times3900 см^{2}/V\cdot s\
&=0,624 См/см
\end{выровнять*}
]
Р - тип Допинг
С другой стороны, когда германий легирован элементами III группы, такими как бор (B), алюминий (Al) или галлий (Ga), эти элементы имеют на один валентный электрон меньше, чем германий. При этом в валентной зоне создаются дырки, и полупроводник становится р-типа, где основными носителями заряда являются дырки. Проводимость полупроводника ар-типа определяется выражением (\sigma = pq\mu_h), где (p) — концентрация дырок, которая примерно равна концентрации акцепторов ((N_a)) в случае полной ионизации акцепторов.
Электропроводность в 2-дюймовой Ge-подложке
Когда мы говорим о 2-дюймовой Ge-подложке, общая электропроводность подложки по-прежнему определяется факторами, упомянутыми выше. Однако размер и процесс изготовления подложки могут потребовать некоторых дополнительных соображений.
Диаметр подложки в 2 дюйма подразумевает определенную площадь поверхности и толщину. В процессе производства прилагаются усилия для обеспечения равномерного легирования и качества кристаллов по всей подложке. Любые неоднородности концентрации легирования или дефекты кристалла могут привести к изменению электропроводности подложки.
Для наших 2-дюймовых Ge-подложек мы используем передовые технологии производства, обеспечивающие получение кристаллов высокого качества с равномерным легированием. Наши подложки тщательно обрабатываются, чтобы свести к минимуму дефекты кристаллов, такие как дислокации и дефекты упаковки, которые могут рассеивать носители заряда и снижать проводимость.
Приложения и роль электропроводности.
Электропроводность 2-дюймовой Ge-подложки имеет решающее значение для широкого спектра применений.
Фотодетекторы
В фотодетекторах проводимость германиевой подложки влияет на скорость и чувствительность устройства. Более высокая проводимость может обеспечить более быстрый сбор заряда, что важно для высокоскоростного фотодетектирования. Германий имеет высокий коэффициент поглощения инфракрасного света, а его проводимость можно настроить для оптимизации работы инфракрасных фотодетекторов.
Интегральные схемы
Германий исследуется в качестве альтернативы кремнию в некоторых приложениях интегральных схем. Проводимость германиевой подложки может влиять на работу транзисторов и других компонентов схемы. Контролируя легирование и, следовательно, проводимость, мы можем создавать схемы с особыми электрическими характеристиками.
Наши предложения по 2-дюймовым Ge-подложкам
Как поставщик, мы предлагаем широкий выбор 2-дюймовых Ge-подложек с различными уровнями легирования и электропроводностью для удовлетворения разнообразных потребностей наших клиентов. Если вам нужна подложка n-типа с высокой проводимостью для высокоскоростного устройства или подложка ap-типа с определенной проводимостью для интегральных схем, мы можем предоставить вам подходящий продукт.
В дополнение к нашим 2-дюймовым Ge-подложкам мы также поставляем2-дюймовая, 4-дюймовая, 6-дюймовая и 8-дюймовая Ge подложка. Наши подложки имеют высочайшее качество, со строгими мерами контроля качества на протяжении всего производственного процесса.
Свяжитесь с нами для закупок
Если вы заинтересованы в наших 2-дюймовых подложках Ge или у вас есть особые требования к электропроводности, мы рекомендуем вам связаться с нами для закупки и дальнейшего обсуждения. Наша команда экспертов готова помочь вам в выборе наиболее подходящего субстрата для вашего применения. По запросу мы можем предоставить подробные технические характеристики и образцы.
Ссылки
- Стритман, Б.Г., и Банерджи, С.К. (2006). Твердотельные электронные устройства. Прентис Холл.
- Сзе, С.М. (1981). Физика полупроводниковых приборов. Уайли - Межнаучный.