2.1 半導(dǎo)體材料的分類
2.1 半導(dǎo)體材料的分類
固體材料可以分為三類，即絕緣體、半導(dǎo)體及導(dǎo)體。圖2.1列出這三類中一些重要材料的電阻率范圍：絕緣體（1018～108Ω·cm），半導(dǎo)體（108～10-3Ω·cm），導(dǎo)體（10-3～10-8Ω·cm）。
半導(dǎo)體材料在自然界及人工合成的材料中是一個大的分支。顧名思義，半導(dǎo)體的電導(dǎo)率低于導(dǎo)體，而高于絕緣體，具有如下的主要特征：
（1）室溫下的電導(dǎo)率在103～10-9 S/cm之間。一般金屬為107～104 S/cm，而絕緣體則小于10-10 S/cm。同時，同一種半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率，因摻入的雜質(zhì)量不同，可在幾個到十幾個數(shù)量級的范圍內(nèi)變化，也可因光照或射線輻照明顯地改變；而金屬的電導(dǎo)率受雜質(zhì)的影響小，一般只在百分之幾十的范圍內(nèi)變化，不受光照的影響。
（2）較高純度半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率呈現(xiàn)正溫度系數(shù)。即隨著溫度升高，它的電導(dǎo)率增大；而金屬導(dǎo)體則相反，其電導(dǎo)率的溫度系數(shù)為負值。
（3）有兩種載流子參加導(dǎo)電。一種是為大家所熟悉的電子，另一種則是帶正電的載流子，稱為空穴。而且同一種半導(dǎo)體材料，通過改變摻雜，既可以形成以電子為主的導(dǎo)電，也可以形成以空穴為主的導(dǎo)電。金屬是僅靠電子導(dǎo)電，而電解質(zhì)則是靠正離子和負離子同時導(dǎo)電。
對半導(dǎo)體材料可從不同的角度進行分類。例如，根據(jù)其性能可分為高溫半導(dǎo)體、磁性半導(dǎo)體、熱電半導(dǎo)體；根據(jù)其晶體結(jié)構(gòu)可分為金剛石型、閃鋅礦型、纖鋅礦型及黃銅礦型半導(dǎo)體；根據(jù)其結(jié)晶程度可分為晶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體和微晶半導(dǎo)體。但是，對于大多數(shù)典型的半導(dǎo)體，按其特性和功能來歸類是十分困難的，因為我們所有熟知的半導(dǎo)體材料都不止一種功能，不止一種可以付諸實際應(yīng)用的特性。所以，一般按照材料的化學(xué)成分和結(jié)構(gòu)特性來進行分類，如表2.1 所示。在這一節(jié)，我們將依次來對元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體及其固溶體進行介紹[1]。