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Lista de materiales semiconductores

Los materiales semiconductores son, nominalmente, aislantes de banda prohibida pequeña . La propiedad definitoria de un material semiconductor es que puede verse comprometido al doparlo con impurezas que alteran sus propiedades electrónicas de una manera controlable. [1] Debido a su aplicación en la industria informática y fotovoltaica (en dispositivos como transistores , láseres y células solares ), la búsqueda de nuevos materiales semiconductores y la mejora de los materiales existentes es un campo de estudio importante en la ciencia de los materiales .

Los materiales semiconductores más utilizados son sólidos inorgánicos cristalinos . Estos materiales se clasifican según los grupos de la tabla periódica de sus átomos constituyentes .

Los distintos materiales semiconductores difieren en sus propiedades. Por lo tanto, en comparación con el silicio , los semiconductores compuestos tienen ventajas y desventajas. Por ejemplo, el arseniuro de galio (GaAs) tiene una movilidad electrónica seis veces mayor que el silicio, lo que permite un funcionamiento más rápido; una brecha de banda más amplia , que permite el funcionamiento de dispositivos de potencia a temperaturas más altas y proporciona un menor ruido térmico a dispositivos de baja potencia a temperatura ambiente; su brecha de banda directa le confiere propiedades optoelectrónicas más favorables que la brecha de banda indirecta del silicio; se puede alear en composiciones ternarias y cuaternarias, con un ancho de brecha de banda ajustable, lo que permite la emisión de luz en longitudes de onda elegidas, lo que hace posible la coincidencia con las longitudes de onda transmitidas de forma más eficiente a través de fibras ópticas. El GaAs también se puede cultivar en una forma semiaislante, que es adecuada como sustrato aislante de coincidencia de red para dispositivos de GaAs. Por el contrario, el silicio es robusto, barato y fácil de procesar, mientras que el GaAs es frágil y caro, y las capas de aislamiento no se pueden crear simplemente cultivando una capa de óxido; por lo tanto, el GaAs se utiliza solo cuando el silicio no es suficiente. [2]

Al alearse compuestos múltiples, algunos materiales semiconductores son ajustables, por ejemplo, en el intervalo de banda o en la constante de red . El resultado son composiciones ternarias, cuaternarias o incluso quinarias. Las composiciones ternarias permiten ajustar el intervalo de banda dentro del rango de los compuestos binarios involucrados; sin embargo, en caso de combinación de materiales de intervalo de banda directo e indirecto, existe una relación en la que prevalece el intervalo de banda indirecto, lo que limita el rango utilizable para optoelectrónica; por ejemplo, los LED de AlGaAs están limitados a 660 nm por esto. Las constantes de red de los compuestos también tienden a ser diferentes, y el desajuste de red contra el sustrato, que depende de la relación de mezcla, causa defectos en cantidades que dependen de la magnitud del desajuste; esto influye en la relación de recombinaciones radiativas/no radiativas alcanzables y determina la eficiencia luminosa del dispositivo. Las composiciones cuaternarias y superiores permiten ajustar simultáneamente el intervalo de banda y la constante de red, lo que permite aumentar la eficiencia radiante en un rango más amplio de longitudes de onda; por ejemplo, se utiliza AlGaInP para LED. Los materiales transparentes a la longitud de onda de la luz generada son ventajosos, ya que permiten una extracción más eficiente de fotones de la masa del material. Es decir, en estos materiales transparentes, la producción de luz no se limita solo a la superficie. El índice de refracción también depende de la composición e influye en la eficiencia de extracción de fotones del material. [3]

Tipos de materiales semiconductores

Semiconductores compuestos

Un semiconductor compuesto es un compuesto semiconductor formado por elementos químicos de al menos dos especies diferentes. Estos semiconductores se forman, por ejemplo, en los grupos 13-15 de la tabla periódica (antiguos grupos III-V), por ejemplo, de elementos del grupo del boro (antiguo grupo III, boro , aluminio , galio , indio ) y del grupo 15 (antiguo grupo V, nitrógeno , fósforo , arsénico , antimonio , bismuto ). El rango de fórmulas posibles es bastante amplio porque estos elementos pueden formar aleaciones binarias (dos elementos, p. ej., arseniuro de galio (III) (GaAs)), ternarias (tres elementos, p. ej., arseniuro de indio y galio (InGaAs)) y cuaternarias (cuatro elementos) como la aleación de aluminio, galio, indio y fosfuro (AlInGaP)) y la aleación de arseniuro de indio y antimonuro de fosfuro (InAsSbP). Las propiedades de los semiconductores compuestos III-V son similares a las de sus contrapartes del grupo IV. La mayor ionicidad en estos compuestos, y especialmente en el compuesto II-VI, tiende a aumentar la banda prohibida fundamental con respecto a los compuestos menos iónicos. [4]

Fabricación

La epitaxia en fase de vapor metalorgánica (MOVPE) es la tecnología de deposición más popular para la formación de películas delgadas semiconductoras compuestas para dispositivos. [ cita requerida ] Utiliza compuestos metalorgánicos ultrapuros y/o hidruros como materiales fuente precursores en un gas ambiental como el hidrógeno .

Otras técnicas de elección incluyen:

Tabla de materiales semiconductores

Tabla de sistemas de aleaciones de semiconductores

Los siguientes sistemas semiconductores se pueden ajustar hasta cierto punto y representan no un solo material sino una clase de materiales.

Véase también

Referencias

  1. ^ Jones, ED (1991). "Control de la conductividad de semiconductores mediante dopaje". En Miller, LS; Mullin, JB (eds.). Electronic Materials . Nueva York: Plenum Press. págs. 155–171. doi :10.1007/978-1-4615-3818-9_12. ISBN 978-1-4613-6703-1.
  2. ^ Milton Ohring Confiabilidad y falla de materiales y dispositivos electrónicos Academic Press, 1998, ISBN 0-12-524985-3 , p. 310. 
  3. ^ abcd John Dakin, Robert GW Brown Manual de optoelectrónica, Volumen 1, CRC Press, 2006 ISBN 0-7503-0646-7 pág. 57 
  4. ^ Yu, Peter; Cardona, Manuel (2010). Fundamentos de semiconductores (4.ª ed.). Springer-Verlag Berlin Heidelberg. p. 2. Bibcode :2010fuse.book.....Y. doi :10.1007/978-3-642-00710-1. ISBN 978-3-642-00709-5.
  5. ^ abcdefghijklmnopqrstu «Archivo NSM: propiedades físicas de los semiconductores». www.ioffe.ru . Archivado desde el original el 28 de septiembre de 2015. Consultado el 10 de julio de 2010 .
  6. ^ abcdefghijklmnopq Safa O. Kasap; Peter Capper (2006). Manual de Springer sobre materiales electrónicos y fotónicos. Springer. pp. 54, 327. ISBN 978-0-387-26059-4.
  7. ^ Isberg, Jan; Hammersberg, Johan; Johansson, Erik; Wikström, Tobias; Twitchen, Daniel J.; Whitehead, Andrew J.; Coe, Steven E.; Scarsbrook, Geoffrey A. (6 de septiembre de 2002). "Alta movilidad de portadores en diamantes depositados con plasma monocristalino". Science . 297 (5587): 1670–1672. Bibcode :2002Sci...297.1670I. doi :10.1126/science.1074374. ISSN  0036-8075. PMID  12215638. S2CID  27736134.
  8. ^ Pierre, Volpe (2010). "Diodos Schottky de alto voltaje de ruptura sintetizados en una capa de diamante CVD de tipo p". Physica Status Solidi . 207 (9): 2088–2092. Bibcode :2010PSSAR.207.2088V. doi :10.1002/pssa.201000055. S2CID  122210971.
  9. ^ Y. Tao, JM Boss, BA Moores, CL Degen (2012). Resonadores nanomecánicos de diamante monocristalino con factores de calidad superiores a un millón. arXiv:1212.1347
  10. ^ SH Groves, CR Pidgeon, AW Ewald, RJ Wagner Journal of Physics and Chemistry of Solids, Volumen 31, Número 9, septiembre de 1970, páginas 2031-2049 (1970). Magnetorreflexión interbanda de α-Sn.
  11. ^ "Estaño, Sn". www.matweb.com .
  12. ^ Abass, AK; Ahmad, NH (1986). "Investigación indirecta de brecha de banda de monocristales ortorrómbicos de azufre". Journal of Physics and Chemistry of Solids . 47 (2): 143. Bibcode :1986JPCS...47..143A. doi :10.1016/0022-3697(86)90123-X.
  13. ^ Nielsen, Rasmus; Youngman, Tomas H.; Moustafa, Hadeel; Levcenco, Sergiu; Hempel, Hannes; Crovetto, Andrea; Olsen, Thomas; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Unold, Thomas; Vesborg, Peter CK (2022). "Origen de las pérdidas fotovoltaicas en células solares de selenio con voltajes de circuito abierto que se aproximan a 1 V". Journal of Materials Chemistry A . 10 (45): 24199–24207. doi :10.1039/D2TA07729A.
  14. ^ Todorov, T. (2017). "Células solares ultradelgadas de alto ancho de banda con eficiencias mejoradas a partir del material fotovoltaico más antiguo del mundo". Nature Communications . 8 (1): 682. Bibcode :2017NatCo...8..682T. doi :10.1038/s41467-017-00582-9. PMC 5613033 . PMID  28947765. S2CID  256640449. 
  15. ^ Nielsen, Rasmus; Crovetto, Andrea; Assar, Alireza; Hansen, Ole; Chorkendorff, Ib; Vesborg, Peter CK (12 de marzo de 2024). "Células solares en tándem monolíticas de selenio/silicio". PRX Energy . 3 (1): 013013. arXiv : 2307.05996 . Código Bibliográfico :2024PRXE....3a3013N. doi :10.1103/PRXEnergy.3.013013.
  16. ^ Rajalakshmi, M.; Arora, Akhilesh (2001). "Estabilidad de nanopartículas monoclínicas de selenio". Física del estado sólido . 44 : 109.
  17. ^ ab Dorf, Richard (1993). Manual de ingeniería eléctrica . CRC Press. págs. 2235–2236. ISBN 0-8493-0185-8.
  18. ^ ab Evans, DA; McGlynn, AG; Towlson, BM; Gunn, M.; Jones, D.; Jenkins, TE; Winter, R.; Poolton, NR J (2008). "Determinación de la energía de la banda prohibida óptica del nitruro de boro cúbico y hexagonal utilizando espectroscopia de excitación de luminiscencia" (PDF) . Journal of Physics: Condensed Matter . 20 (7): 075233. Bibcode :2008JPCM...20g5233E. doi :10.1088/0953-8984/20/7/075233. hdl : 2160/612 . S2CID  52027854.
  19. ^ "Nanotubo de nitruro de boro". www.matweb.com .
  20. ^ abcd Madelung, O. (2004). Semiconductores: Manual de datos. Birkhäuser. pág. 1. ISBN 978-3-540-40488-0.
  21. ^ Claus F. Klingshirn (1997). Óptica semiconductora. Saltador. pag. 127.ISBN​ 978-3-540-61687-0.
  22. ^ "Sulfuro de plomo (II)". www.matweb.com .
  23. ^ Patel, Malkeshkumar; Indrajit Mukhopadhyay; Abhijit Ray (26 de mayo de 2013). "Influencia del recocido sobre las propiedades estructurales y ópticas de películas delgadas de SnS pulverizadas". Materiales ópticos . 35 (9): 1693–1699. Código Bibliográfico :2013OptMa..35.1693P. doi :10.1016/j.optmat.2013.04.034.
  24. ^ Burton, Lee A.; Whittles, Thomas J.; Hesp, David; Linhart, Wojciech M.; Skelton, Jonathan M.; Hou, Bo; Webster, Richard F.; O'Dowd, Graeme; Reece, Christian; Cherns, David; Fermin, David J.; Veal, Tim D.; Dhanak, Vin R.; Walsh, Aron (2016). "Propiedades electrónicas y ópticas del monocristal SnS 2 : Un fotocatalizador de disulfuro abundante en la tierra". Journal of Materials Chemistry A . 4 (4): 1312–1318. doi :10.1039/C5TA08214E. hdl : 10044/1/41359 .
  25. ^ Haacke, G.; Castellion, GA (1964). "Preparación y propiedades semiconductoras de Cd 3 P 2 ". Revista de Física Aplicada . 35 (8): 2484–2487. Código Bibliográfico :1964JAP....35.2484H. doi :10.1063/1.1702886.
  26. ^ ab Borisenko, Sergey; et al. (2014). "Realización experimental de un semimetal de Dirac tridimensional". Physical Review Letters . 113 (27603): 027603. arXiv : 1309.7978 . Código Bibliográfico :2014PhRvL.113b7603B. doi :10.1103/PhysRevLett.113.027603. PMID  25062235. S2CID  19882802.
  27. ^ Kimball, Gregory M.; Müller, Astrid M.; Lewis, Nathan S.; Atwater, Harry A. (2009). "Medidas basadas en fotoluminiscencia de la brecha de energía y la longitud de difusión de Zn3P2" (PDF) . Applied Physics Letters . 95 (11): 112103. Bibcode :2009ApPhL..95k2103K. doi :10.1063/1.3225151. ISSN  0003-6951.
  28. ^ Syrbu, NN; Stamov, IG; Morozova, VI; Kiossev, VK; Peev, LG (1980). "Estructura de la banda de energía de cristales de Zn3P2 , ZnP2 y CdP2 en la investigación de la fotoconductividad modulada por longitud de onda y espectros de fotorrespuesta de diodos Schottky". Actas del Primer Simposio Internacional sobre Física y Química de Compuestos II-V : 237–242.
  29. ^ ab Botha, JR; Scriven, GJ; Engelbrecht, JAA; Leitch, AWR (1999). "Propiedades de fotoluminiscencia del Zn 3 As 2 epitaxial en fase de vapor metalorgánico ". Revista de Física Aplicada . 86 (10): 5614–5618. Código Bib : 1999JAP....86.5614B. doi : 10.1063/1.371569.
  30. ^ abc Rahimi, N.; Pax, RA; MacA. Gray, E. (2016). "Revisión de óxidos de titanio funcionales. I: TiO 2 y sus modificaciones". Progreso en química del estado sólido . 44 (3): 86–105. doi :10.1016/j.progsolidstchem.2016.07.002.
  31. ^ S. Banerjee; et al. (2006). "Física y química del dióxido de titanio fotocatalítico: visualización de la actividad bactericida mediante microscopía de fuerza atómica" (PDF) . Current Science . 90 (10): 1378.
  32. ^ O. Madelung; U. Rössler; M. Schulz, eds. (1998). " Estructura de bandas de óxido cuproso (Cu 2 O), energías de banda". Landolt-Börnstein – Materia condensada del grupo III. Datos numéricos y relaciones funcionales en ciencia y tecnología . Landolt-Börnstein - Materia condensada del grupo III. Vol. 41C: Elementos no tetraédricos enlazados y compuestos binarios I. págs. 1–4. doi :10.1007/10681727_62. ISBN 978-3-540-64583-2.
  33. ^ Lee, Thomas H. (2004). Ingeniería de microondas plana: una guía práctica de teoría, medición y circuitos. Reino Unido: Cambridge Univ. Press. p. 300. ISBN 978-0-521-83526-8.
  34. ^ Shin, S.; Suga, S.; Taniguchi, M.; Fujisawa, M.; Kanzaki, H.; Fujimori, A.; Daimon, H.; Ueda, Y.; Kosuge, K. (1990). "Estudio de reflectancia y fotoemisión de ultravioleta de vacío de las transiciones de fase metal-aislante en VO 2 , V 6 O 13 y V 2 O 3 ". Physical Review B . 41 (8): 4993–5009. Bibcode :1990PhRvB..41.4993S. doi :10.1103/physrevb.41.4993. PMID  9994356.
  35. ^ Sinha, Sapna (2020). "Estructura atómica y dinámica de defectos de nanodiscos de yoduro de plomo monocapa con alineación epitaxial sobre grafeno". Nature Communications . 11 (1): 823. Bibcode :2020NatCo..11..823S. doi :10.1038/s41467-020-14481-z. PMC 7010709 . PMID  32041958. S2CID  256633781. 
  36. ^ Kobayashi, K.; Yamauchi, J. (1995). "Estructura electrónica e imagen de microscopía de efecto túnel de barrido de superficies de dicalcogenuro de molibdeno". Physical Review B . 51 (23): 17085–17095. Bibcode :1995PhRvB..5117085K. doi :10.1103/PhysRevB.51.17085. PMID  9978722.
  37. ^ ab Arora, Himani; Erbe, Artur (2021). "Progresos recientes en ingeniería de contacto, movilidad y encapsulación de InSe y GaSe". InfoMat . 3 (6): 662–693. doi : 10.1002/inf2.12160 . ISSN  2567-3165.
  38. ^ ab Arora, Himani; Jung, Younghun; Venanzi, Tommaso; Watanabe, Kenji; Taniguchi, Takashi; Hübner, René; Schneider, Harald; Timón, Manfredo; Perfecto, James C.; Erbe, Artur (20 de noviembre de 2019). "Pasivación eficaz con nitruro de boro hexagonal de InSe y GaSe de pocas capas para mejorar sus propiedades electrónicas y ópticas". Interfaces y materiales aplicados de ACS . 11 (46): 43480–43487. doi :10.1021/acsami.9b13442. hdl : 11573/1555190 . ISSN  1944-8244. PMID  31651146. S2CID  204884014.
  39. ^ abc Arora, Himani (2020). "Transporte de carga en materiales bidimensionales y sus aplicaciones electrónicas" (PDF) . Tesis doctoral . Consultado el 1 de julio de 2021 .
  40. ^ BG Yacobi Materiales semiconductores: una introducción a los principios básicos Springer, 2003, ISBN 0-306-47361-5 
  41. ^ Kumar, Manish; Sharma, Anjna; Maurya, Indresh Kumar; Thakur, Alpana; Kumar, Sunil (2019). "Síntesis de nanoestructuras de óxido de hierro ultrapequeñas y óxido de hierro dopado y sus actividades antimicrobianas". Revista de la Universidad de Ciencias de Taibah . 13 (1): 280–285. Bibcode :2019JTUS...13..280K. doi : 10.1080/16583655.2019.1565437 . S2CID  139826266.
  42. ^ Síntesis y caracterización de semiconductores de óxido de níquel (NiO) nanodimensionales S. Chakrabarty y K. Chatterjee
  43. ^ Síntesis y comportamiento magnético a temperatura ambiente de nanocristalitos de óxido de níquel Kwanruthai Wongsaprom*[a] y Santi Maensiri [b]
  44. ^ Sulfuro de arsénico (As2S3)
  45. ^ Dependencia de la temperatura en el rendimiento espectroscópico de los detectores de rayos X y gamma de bromuro de talio
  46. ^ Hodes; Ebooks Corporation (8 de octubre de 2002). Deposición de películas semiconductoras en solución química. CRC Press. pp. 319–. ISBN 978-0-8247-4345-1. Recuperado el 28 de junio de 2011 .
  47. ^ Arumona Edward Arumona; Amah AN (2018). "Cálculo de la teoría funcional de la densidad de la banda prohibida de disulfuro de hierro (II) y telurio". Revista avanzada de investigación de posgrado . 3 : 41–46. doi : 10.21467/ajgr.3.1.41-46 .
  48. ^ Prashant K Sarswat; Michael L Free (2013). "Respuesta fotoelectroquímica mejorada de películas delgadas de sulfuro de zinc, antimonio y cobre sobre electrodos conductores transparentes". Revista internacional de fotoenergía . 2013 : 1–7. doi : 10.1155/2013/154694 .
  49. ^ Yasantha Rajakarunanayake (1991) Propiedades ópticas de las superredes Si-Ge y superredes II-VI de banda prohibida ancha Disertación (Ph.D.), Instituto de Tecnología de California
  50. ^ Hussain, Aftab M.; Fahad, Hossain M.; Singh, Nirpendra; Sevilla, Galo A. Torres; Schwingenschlögl, Udo; Hussain, Muhammad M. (2014). "El estaño, ¿un aliado improbable para los transistores de efecto de campo de silicio?". Physica Status Solidi RRL . 8 (4): 332–335. Bibcode :2014PSSRR...8..332H. doi :10.1002/pssr.201308300. S2CID  93729786.
  51. ^ Trukhan, VM; Izotov, AD; Shoukavaya, TV (2014). "Compuestos y soluciones sólidas del sistema Zn-Cd-P-As en electrónica de semiconductores". Materiales inorgánicos . 50 (9): 868–873. doi :10.1134/S0020168514090143. S2CID  94409384.
  52. ^ Cisowski, J. (1982). "Ordenamiento de niveles en compuestos semiconductores II 3 -V 2 ". Physica Status Solidi B . 111 (1): 289–293. Código Bibliográfico :1982PSSBR.111..289C. doi :10.1002/pssb.2221110132.
  53. ^ Arushanov, EK (1992). " Compuestos y aleaciones II 3 V 2 ". Progreso en el crecimiento de cristales y caracterización de materiales . 25 (3): 131–201. doi :10.1016/0960-8974(92)90030-T.