반도체 재료 목록

**반도체 재료**(Semiconductor materials)는 명목상 작은 띠틈을 가진 절연체이다. 반도체 재료의 결정적인 특성은 제어 가능한 방식으로 전자적 특성을 변경하는 불순물로 도핑하여 그 특성을 조절할 수 있다는 것이다.doi=10.1007/978-1-4615-3818-9_12 컴퓨터 및 태양광 산업에서 트랜지스터, 레이저, 태양 전지와 같은 장치에 응용되기 때문에, 새로운 반도체 재료의 탐색과 기존 재료의 개선은 재료과학에서 중요한 연구 분야이다. 가장 일반적으로 사용되는 반도체 재료는 결정성 무기 고체이다. 이 재료들은 구성 원자의 주기율표 족에 따라 분류된다. 서로 다른 반도체 재료는 그 특성이 다르다. 따라서 규소와 비교하여, **화합물 반도체**(compound semiconductors)는 장점과 단점을 모두 가지고 있다. 예를 들어, 비소화 갈륨 (GaAs)은 규소보다 6배 더 높은 전자 이동도를 가지므로 더 빠른 작동이 가능하고; 더 넓은 띠틈을 가지므로 더 높은 온도에서 전력 장치를 작동시킬 수 있으며, 상온에서 저전력 장치에 더 낮은 열 잡음을 제공한다; 직접 띠틈은 규소의 간접 띠틈보다 더 유리한 광전자 특성을 제공한다; 이는 띠틈 너비를 조절할 수 있는 3원 및 4원 조성으로 합금할 수 있어 선택된 파장에서 빛을 방출하게 하여 광섬유를 통해 가장 효율적으로 전송되는 파장과 일치시킬 수 있다. GaAs는 또한 GaAs 장치에 격자 정합 절연 기판으로 적합한 반절연 형태로 성장시킬 수도 있다. 반대로 규소는 견고하고 저렴하며 가공하기 쉽지만, GaAs는 부서지기 쉽고 비싸며, 산화층을 성장시키는 것만으로는 절연층을 만들 수 없다; 따라서 GaAs는 규소가 충분하지 않은 경우에만 사용된다.Milton Ohring Reliability and failure of electronic materials and devices Academic Press, 1998, , p. 310. 여러 화합물을 합금함으로써 일부 반도체 재료는 예를 들어 띠틈이나 격자 상수를 조절할 수 있다. 그 결과는 3원, 4원 또는 심지어 5원 조성이다. 3원 조성은 관련된 이진 화합물의 범위 내에서 띠틈을 조절할 수 있게 하지만; 직접 띠틈과 간접 띠틈 재료의 조합의 경우 간접 띠틈이 우세한 비율이 있어 광전자공학에 사용 가능한 범위를 제한한다; 예를 들어 AlGaAs LED는 이로 인해 660 nm로 제한된다. 화합물의 격자 상수도 다른 경향이 있으며, 혼합 비율에 따라 기판과의 격자 불일치는 불일치 크기에 따라 결함을 유발한다; 이는 달성 가능한 복사/비복사 재결합 비율에 영향을 미치고 장치의 발광 효율을 결정한다. 4원 및 그 이상의 조성은 띠틈과 격자 상수를 동시에 조절할 수 있어 더 넓은 파장 범위에서 복사 효율을 증가시킬 수 있다; 예를 들어 AlGaInP는 LED에 사용된다. 생성된 파장의 빛에 투명한 재료는 재료의 벌크에서 광자를 더 효율적으로 추출할 수 있게 하므로 유리하다. 즉, 그러한 투명 재료에서는 빛 생성이 표면에만 국한되지 않는다. 굴절률 또한 조성에 따라 달라지며 재료에서 광자의 추출 효율에 영향을 미친다.John Dakin, Robert G. W. Brown Handbook of optoelectronics, Volume 1, CRC Press, 2006 p. 57
# 유형별 반도체 재료
* 13족 원소 반도체, (B) * 14족 원소 반도체, (C, Si, Ge) * 14족 화합물 반도체 * 16족 원소 반도체, (Se 및 Te) * III–V 반도체: 높은 화학량론적 비율로 결정화되며, 대부분 n형과 p형으로 모두 얻을 수 있다. 많은 것이 높은 전하 운반자 이동도와 직접 에너지 띠틈을 가지므로 광전자공학에 유용하다. (참고: Template:III-V compounds.) * II–VI 반도체: ZnTe 및 ZnO는 n형을 제외하고는 일반적으로 p형 * I–VII 반도체 * IV–VI 반도체 * V–VI 반도체 * II–V 반도체 * I–III–VI2 반도체 * 산화물 * 층상 반도체 * 자기 반도체 * 유기 반도체 * 전하 이동 복합체 * 일부 MOF. * 기타
# 화합물 반도체
화합물 반도체는 적어도 두 가지 다른 종류의 화학 원소로 구성된 화합물 반도체이다. 이러한 반도체는 예를 들어 주기율표 족 13–15 (구 족 III–V)에서 형성되며, 예를 들어 붕소족 (구 족 III, 붕소, 알루미늄, 갈륨, 인듐) 및 질소족 (구 족 V, 질소, 인, 비소, 안티모니, 비스무트)의 원소로 구성된다. 가능한 공식의 범위는 이러한 원소들이 이원 (두 원소, 예: 비소화 갈륨 (GaAs)), 삼원 (세 원소, 예: 인듐 갈륨 비소 (InGaAs)), 사원 합금 (알루미늄 갈륨 인듐 인 (AlInGaP) 합금 및 인듐 비소 안티모니 인 (InAsSbP)과 같은 네 원소)을 형성할 수 있기 때문에 상당히 넓다. III-V 화합물 반도체의 특성은 족 IV counterpart와 유사하다. 이러한 화합물, 특히 II-VI 화합물에서 이온성이 높을수록 덜 이온성인 화합물에 비해 기본 띠틈이 증가하는 경향이 있다.bibcode=2010fuse.book.....Y
## 제조
유기금속 기상 에피택시 (MOVPE)는 장치용 화합물 반도체 박막 형성을 위한 가장 인기 있는 증착 기술이다. 이는 초고순도 유기금속 및 수소화물을 전구체 원료로 수소와 같은 주변 가스에서 사용한다. 선택할 수 있는 다른 기술은 다음과 같다: * 분자선 에피택시 (MBE) * 수소화물 기상 에피택시 (HVPE) * 액상 에피택시 (LPE) * 유기금속 분자선 에피택시 (MOMBE) * 원자층 증착 (ALD)
# 반도체 재료표
{| class="wikitable sortable" |- ! 족 !! 원소. !! 재료 !! 화학식 !! data-sort-type=number |띠틈 (eV) !! 띠틈 유형 !! 설명 |- | IV || 1 || 규소 || Si ||data-sort-value="1120"| 1.12 || 간접 || 재래식 단결정 규소 (c-Si) 태양 전지 및 박막 태양 전지의 비정질 실리콘 (a-Si) 형태로 사용된다. 태양광 발전에서 가장 흔한 반도체 재료; 전 세계 태양광 시장을 지배; 제조하기 쉽다; 우수한 전기 및 기계적 특성. 절연 목적으로 고품질의 열산화물을 형성한다. 집적 회로 제조에 사용되는 가장 일반적인 재료. |- | IV || 1 || 저마늄 || Ge ||data-sort-value="670"| 0.67 || 간접 || 초기 레이더 감지 다이오드 및 첫 번째 트랜지스터에 사용되었으며, 규소보다 낮은 순도가 필요했다. 고효율 다중접합 태양광 셀의 기판. 비소화 갈륨과 매우 유사한 격자 상수. 감마선 분광법에 고순도 결정이 사용된다. 일부 장치의 신뢰성을 저해하는 위스커를 성장시킬 수 있다. |- | IV || 1 || 다이아몬드 || C ||data-sort-value="5470"| 5.47isbn=978-0-387-26059-4 || 간접 || 우수한 열전도성. 뛰어난 기계적 및 광학적 특성. 높은 전하 운반자 이동도url-access=subscription와 높은 전기적 파괴장s2cid=122210971을 상온에서 우수한 전자적 특성으로 가진다. 매우 높은 나노기계 공진기 품질 계수.Y. Tao, J. M. Boss, B. A. Moores, C. L. Degen (2012). Single-Crystal Diamond Nanomechanical Resonators with Quality Factors exceeding one Million. arXiv:1212.1347 |- | IV || 1 || 회색 주석, α-Sn || Sn ||data-sort-value="40"| 0S.H. Groves, C.R. Pidgeon, A.W. Ewald, R.J. Wagner Journal of Physics and Chemistry of Solids, Volume 31, Issue 9, September 1970, Pages 2031-2049 (1970). Interband magnetoreflection of α-Sn.website=www.matweb.com || 반금속 || 저온 동소체 (다이아몬드 입방 격자). |- | IV || 2 || 탄화 규소, 3C-SiC || SiC ||data-sort-value="2300"| 2.3archive-date=2015-09-28 || 간접 || 초기 노란색 LED에 사용 |- | IV || 2 || 탄화 규소, 4H-SiC || SiC ||data-sort-value="3300"| 3.3 || 간접 || 고전압 및 고온 응용 분야에 사용 |- | IV || 2 || 탄화 규소, 6H-SiC || SiC ||data-sort-value="3000"| 3.0 || 간접 || 초기 파란색 LED에 사용 |- | VI || 1 || 황, α-S || S8 ||data-sort-value="2600"| 2.6bibcode = 1986JPCS...47..143A || || |- | VI || 1 || 회색 (삼방정) 셀레늄 || Se ||data-sort-value="1830"| 1.83–2.0doi=10.1039/D2TA07729As2cid=256640449 || 간접 || 셀레늄 정류기 및 태양 전지에 사용된다.bibcode=2024PRXE....3a3013N 띠틈은 제조 조건에 따라 달라진다. |- | VI || 1 || 붉은 셀레늄 || Se ||data-sort-value="2050"| 2.05 || 간접 ||page=109 |- | VI || 1 || 텔루륨 || Te ||data-sort-value="330"| 0.33isbn=0-8493-0185-8 || || |- | III-V || 2 || 질화 붕소, 입방 || BN ||data-sort-value="6360"| 6.36hdl-access=free || 간접 || 자외선 LED에 잠재적으로 유용 |- | III-V || 2 || 질화 붕소, 육각형 || BN ||data-sort-value="5960"| 5.96 || 준직접 || 자외선 LED에 잠재적으로 유용 |- | III-V || 2 || 질화 붕소 나노튜브 || BN ||data-sort-value="5500"| 5.5website=www.matweb.com || || |- | III-V || 2 || 인화 붕소 || BP ||data-sort-value="2100"| 2.1url = https://books.google.com/books?id=v_8sMfNAcA4C&pg;=PA1 || 간접 || |- | III-V || 2 || 비소화 붕소 || BAs ||data-sort-value="1820"| 1.82 || 직접 || 열 관리용 초고열 전도성; 방사선 손상에 강하고, 베타볼타이ics에 적용 가능성. |- | III-V || 2 || 비소화 붕소 || B12As2 ||data-sort-value="3470"| 3.47 || 간접 || 방사선 손상에 강하고, 베타볼타이ics에 적용 가능성. |- | III-V || 2 || 질화 알루미늄 || AlN ||data-sort-value="6280"| 6.28 || 직접 || 압전성. 반도체로 단독으로 사용되지 않는다; AlN에 가까운 GaAlN은 자외선 LED에 사용될 수 있다. AlN에서 210 nm에서 비효율적인 방출이 달성되었다. |- | III-V || 2 || 인화 알루미늄 || AlP ||data-sort-value="2450"| 2.45 || 간접 || |- | III-V || 2 || 비소화 알루미늄 || AlAs ||data-sort-value="2160"| 2.16 || 간접 || |- | III-V || 2 || 안티모니화 알루미늄 || AlSb ||data-sort-value="1600"| 1.6/2.2 || 간접/직접 || |- | III-V || 2 || 질화 갈륨 || GaN ||data-sort-value="3440"| 3.44 || 직접 || p형 도핑이 어렵지만, Mg 도핑 및 어닐링을 통해 최초의 고효율 청색 LED 및 청색 레이저가 가능했다. ESD에 매우 민감하다. 이온화 방사선에 둔감하다. GaN 트랜지스터는 GaAs보다 높은 전압과 높은 온도에서 작동할 수 있으며, 마이크로파 전력 증폭기에 사용된다. 예를 들어 망가니즈로 도핑하면 자기 반도체가 된다. |- | III-V || 2 || 인화 갈륨 || GaP ||data-sort-value="2260"| 2.26 || 간접 || 초기 저-중간 밝기 저렴한 빨강/주황/녹색 LED에 사용되었다. 단독으로 또는 GaAsP와 함께 사용되었다. 노란색 및 빨간색 빛에 투명하며, GaAsP 빨강/노랑 LED의 기판으로 사용되었다. n형은 S 또는 Te로, p형은 Zn으로 도핑된다. 순수 GaP는 녹색을 방출하고, 질소 도핑 GaP는 노란색-녹색을 방출하며, ZnO 도핑 GaP는 빨간색을 방출한다. |- | III-V || 2 || 비소화 갈륨 || GaAs||data-sort-value="1420"| 1.42 || 직접 || 규소 다음으로 가장 널리 사용되며, InGaAs 및 GaInNAs와 같은 다른 III-V 반도체의 기판으로 흔히 사용된다. 취성. Si보다 낮은 홀 이동도, P형 CMOS 트랜지스터는 비실용적. 높은 불순물 밀도, 작은 구조를 제조하기 어렵다. 근적외선 LED, 고속 전자공학 및 고효율 태양 전지에 사용된다. 저마늄과 매우 유사한 격자 상수, 저마늄 기판에 성장시킬 수 있다. |- | III-V || 2 || 안티모니화 갈륨 || GaSb ||data-sort-value="730"| 0.73 || 직접 || 적외선 검출기 및 LED, 열광전지에 사용된다. n형은 Te로, p형은 Zn으로 도핑된다. |- | III-V || 2 || 질화 인듐 || InN ||data-sort-value="700"| 0.7 || 직접 || 태양 전지에 사용 가능성이 있지만, p형 도핑이 어렵다. 합금으로 자주 사용된다. |- | III-V || 2 || 인화 인듐 || InP ||data-sort-value="1350"| 1.35 || 직접 || 에피택셜 InGaAs의 기판으로 흔히 사용된다. 우수한 전자 속도, 고출력 및 고주파 응용 분야에 사용된다. 광전자공학에 사용된다. |- | III-V || 2 || 비소화 인듐 || InAs ||data-sort-value="360"| 0.36 || 직접 || 1–3.8 μm 범위의 적외선 검출기에 사용되며, 냉각 또는 비냉각 방식이 있다. 높은 전자 이동도. InGaAs 매트릭스 내의 InAs 도트는 퀀텀닷으로 사용될 수 있다. InP 또는 GaAs 위에 InAs 단층으로 퀀텀닷이 형성될 수 있다. 강한 광뎀버 효과 이미터, 테라헤르츠파 소스로 사용된다. |- | III-V || 2 || 안티모니화 인듐 || InSb ||data-sort-value="170"| 0.17 || 직접 || 적외선 검출기 및 열화상 센서에 사용되며, 높은 양자 효율, 낮은 안정성, 냉각이 필요하며, 군사 장거리 열화상 시스템에 사용된다. AlInSb-InSb-AlInSb 구조는 양자 우물로 사용된다. 매우 높은 전자 이동도, 전자 속도 및 탄도 길이. 트랜지스터는 0.5V 미만 및 200 GHz 이상에서 작동할 수 있다. 테라헤르츠 주파수도 달성 가능할 수 있다. |- | II-VI || 2 || 셀레늄화 카드뮴 || CdSe ||data-sort-value="1740"| 1.74 || 직접 || 나노입자는 퀀텀닷으로 사용된다. 고유 n형, p형 도핑은 어렵지만 질소로 p형 도핑할 수 있다. 광전자공학에 사용 가능성이 있다. 고효율 태양 전지용으로 테스트되었다. |- | II-VI || 2 || 황화 카드뮴 || CdS ||data-sort-value="2420"| 2.42 || 직접 || 포토레지스터 및 태양 전지에 사용된다; CdS/Cu2S는 최초의 효율적인 태양 전지였다. CdTe와 함께 태양 전지에 사용된다. 퀀텀닷으로 흔하다. 결정은 고체 레이저로 작동할 수 있다. 전계 발광성. 도핑되면 인광체로 작동할 수 있다. |- | II-VI || 2 || 텔루륨화 카드뮴 || CdTe ||data-sort-value="1490"| 1.49 || 직접 || CdS와 함께 태양 전지에 사용된다. 박막 태양 전지 및 기타 카드뮴 텔루라이드 광전지에 사용된다; 단결정 규소보다 효율은 낮지만 저렴하다. 높은 전기광학 효과, 전기광학 변조기에 사용된다. 790 nm에서 형광을 방출한다. 나노입자는 퀀텀닷으로 사용될 수 있다. |- | II-VI, 산화물 || 2 || 산화 아연 || ZnO ||data-sort-value="3370"| 3.37 || 직접 || 광촉매성. 산화 마그네슘 및 산화 카드뮴과의 합금으로 띠틈을 3에서 4 eV로 조절할 수 있다. 고유 n형, p형 도핑이 어렵다. 알루미늄, 인듐 또는 갈륨 중도핑은 투명 전도성 코팅을 생성한다; ZnO:Al은 가시광선에 투명하고 적외선 영역에서 반사되는 창 코팅 및 인듐 주석 산화물을 대체하는 LCD 디스플레이 및 태양 전지판의 전도성 필름으로 사용된다. 방사선 손상에 강하다. LED 및 레이저 다이오드에 사용 가능성이 있다. 랜덤 레이저에 사용 가능성이 있다. |- | II-VI || 2 || 셀레늄화 아연 || ZnSe ||data-sort-value="2700"| 2.7 || 직접 || 청색 레이저 및 LED에 사용된다. n형 도핑은 쉽지만, p형 도핑은 어렵지만 예를 들어 질소로 할 수 있다. 적외선 광학에서 흔한 광학 재료. |- | II-VI || 2 || 황화 아연 || ZnS ||data-sort-value="3725"| 3.54/3.91 || 직접 || 띠틈 3.54 eV (입방), 3.91 (육각형). n형과 p형 모두 도핑할 수 있다. 적절히 도핑하면 흔한 섬광체/인광체. |- | II-VI || 2 || 텔루륨화 아연 || ZnTe ||data-sort-value="2300"| 2.3 || 직접 || AlSb, GaSb, InAs 및 PbSe 위에 성장시킬 수 있다. 태양 전지, 마이크로파 발생기 부품, 청색 LED 및 레이저에 사용된다. 전기광학에 사용된다. 나이오븀화 리튬과 함께 테라헤르츠파를 생성하는 데 사용된다. |- | I-VII || 2 || 염화 구리(I) || CuCl ||data-sort-value="3400"| 3.4isbn=978-3-540-61687-0 || 직접 || |- | I-VI || 2 || 황화 구리(I) || Cu2S ||data-sort-value="1200"| 1.2 || 간접 || p형, Cu2S/CdS는 최초의 효율적인 박막 태양 전지였다. |- | IV-VI || 2 || 셀레늄화 납 || PbSe ||data-sort-value="260"| 0.26 || 직접 || 열화상용 적외선 검출기에 사용된다. 나노결정은 퀀텀닷으로 사용될 수 있다. 우수한 고온 열전 재료. |- | IV-VI || 2 || 황화 납(II) || PbS ||data-sort-value="370"| 0.37website=www.matweb.com || || 방연석 광물, 실용적으로 사용된 최초의 반도체, 광석 라디오에 사용되었다; PbS의 높은 유전율로 인해 검출기가 느리다. 적외선 검출기에 사용된 가장 오래된 재료. 상온에서 SWIR을 감지할 수 있으며, 더 긴 파장은 냉각이 필요하다. |- | IV-VI || 2 || 텔루륨화 납 || PbTe ||data-sort-value="320"| 0.32 || || 낮은 열전도율, 고온에서 열전 발전기용 우수한 열전 재료. |- | IV-VI || 2 || 황화 주석(II) || SnS ||data-sort-value="1150"| 1.3/1.0bibcode = 2013OptMa..35.1693P || 직접/간접 || 황화 주석 (SnS)은 직접 광학 띠틈 1.3 eV와 1.3 eV 이상의 광자 에너지에 대해 104 cm−1 이상의 흡수 계수를 가진 반도체이다. 이는 전기적 특성을 도핑 및 구조 수정으로 조절할 수 있는 p형 반도체이며, 지난 10년 동안 박막 태양 전지용으로 간단하고 무독성이며 저렴한 재료 중 하나로 부상했다. |- | IV-VI || 2 || 황화 주석(IV) || SnS2 ||data-sort-value="2200"| 2.2hdl-access=free || || SnS2는 가스 감지 응용 분야에 널리 사용된다. |- | IV-VI || 2 || 텔루륨화 주석 || SnTe ||data-sort-value="180"| 0.18 || 직접 || 복합 띠틈 구조. |- | V-VI, 층상 || 2 || 텔루륨화 비스무트 || Bi2Te3 ||data-sort-value="130"| 0.13 || || 셀레늄 또는 안티모니와 합금 시 상온 부근에서 효율적인 열전 재료. 좁은 띠틈 층상 반도체. 높은 전기 전도성, 낮은 열 전도성. 위상 절연체. |- | II-V || 2 || 인화 카드뮴 || Cd3P2 ||data-sort-value="500"| 0.5bibcode=1964JAP....35.2484H || || |- | II-V || 2 || 비소화 카드뮴 || Cd3As2 ||data-sort-value="0"| 0 || || N형 고유 반도체. 매우 높은 전자 이동도. 적외선 검출기, 광검출기, 동적 박막 압력 센서 및 자기저항체에 사용된다. 최근 측정에 따르면 3D Cd3As2는 사실 전자가 그래핀에서와 같이 상대론적으로 행동하는 0 띠틈 디랙 반금속이다.s2cid=19882802 |- | II-V || 2 || 인화 아연 || Zn3P2 ||data-sort-value="1500"| 1.5url=https://authors.library.caltech.edu/16318/1/ApplPhysLett_95_112103.pdf || 직접 || 일반적으로 p형. |- | II-V || 2 || 이인화 아연 || ZnP2 ||data-sort-value="2100"| 2.1first5=L. G. || || |- | II-V || 2 || 비소화 아연 || Zn3As2 ||data-sort-value="1000"| 1.0bibcode=1999JAP....86.5614B || || 가장 낮은 직접 및 간접 띠틈은 서로 30 meV 이내이다. |- | II-V || 2 || 안티모니화 아연 || Zn3Sb2 ||data-sort-value="0"| || || 적외선 검출기 및 열화상 장치, 트랜지스터, 자기저항체에 사용된다. |- | 산화물 || 2 || 이산화 타이타늄, 아나타제 || TiO2 ||data-sort-value="3200"| 3.20first3=E.|| 간접 || 광촉매성, n형 |- | 산화물 || 2 || 이산화 타이타늄, 금홍석 || TiO2 ||data-sort-value="3000"| 3.0|| 직접 || 광촉매성, n형 |- | 산화물 || 2 || 이산화 타이타늄, 브루카이트 || TiO2 ||data-sort-value="3260"| 3.26|| ||display-authors=etal |- | 산화물 || 2 || 산화 구리(I) || Cu2O ||data-sort-value="2170"| 2.17isbn=978-3-540-64583-2 || || 가장 많이 연구된 반도체 중 하나. 많은 응용 분야와 효과가 처음으로 시연되었다. 규소 이전에 정류기 다이오드에 사용되었다. |- | 산화물 || 2 || 산화 구리(II) || CuO ||data-sort-value="1200"| 1.2 || || N형 반도체.isbn = 978-0-521-83526-8 |- | 산화물 || 2 || 이산화 우라늄 || UO2 ||data-sort-value="1300"| 1.3 || || 높은 제벡 계수, 고온에 강하며, 유망한 열전 및 열광전지 응용. 과거에는 고온에서 전도성인 URDOX 저항체에 사용되었다. 방사선 손상에 강하다. |- | 산화물 || 2 || 이산화 주석 || SnO2 ||data-sort-value="3700"| 3.7 || || 산소 결핍 n형 반도체. 가스 센서에 사용된다. |- | 산화물 || 3 || 티탄산 바륨 || BaTiO3 ||data-sort-value="3000"| 3 || || 강유전체, 압전 소자. 일부 비냉각 열화상 장치에 사용된다. 비선형 광학에 사용된다. |- | 산화물 || 3 || 티탄산 스트론튬 || SrTiO3 ||data-sort-value="3300"| 3.3 || || 강유전체, 압전 소자. 배리스터에 사용된다. 나이오븀 도핑 시 전도성. |- | 산화물 || 3 || 나이오브산 리튬 || LiNbO3 ||data-sort-value="4000"| 4 || || 강유전체, 압전 소자, 포켈스 효과를 보인다. 전기광학 및 광자학에 널리 사용된다. |- | 산화물, V-VI || 2 || 단사정 산화 바나듐(IV) || VO2 ||data-sort-value="700"| 0.7bibcode = 1990PhRvB..41.4993S || 광학 || 67 °C 이하에서 안정 |- | 층상 || 2 || 요오드화 납(II) || PbI2 ||data-sort-value="2400"| 2.4s2cid = 256633781|| || PbI2는 벌크 형태로 띠틈이 2.4 eV인 층상 직접 띠틈 반도체이며, 2D 단층은 ~2.5 eV의 간접 띠틈을 가지며, 띠틈을 1–3 eV 사이에서 조절할 수 있는 가능성이 있다. |- | 층상 || 2 || 이황화 몰리브데넘 || MoS2 ||data-sort-value="1230"| 1.23 eV (2H)bibcode = 1995PhRvB..5117085K || 간접 || |- | 층상 || 2 || 셀레늄화 갈륨 || GaSe ||data-sort-value="2100"| 2.1 || 간접 || 광전도체. 비선형 광학에 사용. 2D 재료로 사용. 공기 민감.doi-access=freehdl-access=freewebsite=Doctoral Dissertation |- |층상 |2 |셀레늄화 인듐 |InSe |data-sort-value="1805"|1.26–2.35 eV |직접 (2D에서 간접) |공기 민감. 몇 겹 및 단층 형태로 높은 전기 이동도. |- | 층상 || 2 || 황화 주석 || SnS ||data-sort-value="1500"| >1.5 eV || 직접 || |- | 층상 || 2 || 황화 비스무트 || Bi2S3 ||data-sort-value="1300"| 1.3 || || |- | 자기, 희석 (DMS)B. G. Yacobi Semiconductor materials: an introduction to basic principles Springer, 2003, || 3 || 갈륨 망간 비소 || GaMnAs ||data-sort-value="0"| || || |- | 자기, 희석 (DMS) || 3 || 텔루륨화 납 망간 || PbMnTe ||data-sort-value="0"| || || |- | 자기 || 4 || 망간산 란타넘 칼슘 || La0.7Ca0.3MnO3||data-sort-value="0"| || || 거대자기저항 |- | 자기 || 2 || 산화 철(II) || FeO ||data-sort-value="2200"| 2.2bibcode=2019JTUS...13..280K|| || 반강자성. 산화 철 나노입자의 띠틈은 2.2 eV로 밝혀졌으며, 도핑 시 띠틈이 2.5 eV까지 증가하는 것으로 나타났다. |- | 자기 || 2 || 산화 니켈(II) || NiO ||data-sort-value="3800"|3.6–4.0 ||직접Synthesis and Characterization of Nano-Dimensional Nickelous Oxide (NiO) Semiconductor S. Chakrabarty and K. ChatterjeeSynthesis and Room Temperature Magnetic Behavior of Nickel Oxide Nanocrystallites Kwanruthai Wongsaprom*[a] and Santi Maensiri [b] || 반강자성 |- | 자기 || 2 || 산화 유로퓸(II) || EuO ||data-sort-value="0"| || || 강자성 |- | 자기 || 2 || 황화 유로퓸(II) || EuS ||data-sort-value="0"| || || 강자성 |- | 자기 || 2 || 브로민화 크로뮴(III) || CrBr3 ||data-sort-value="0"| || || |- | 기타 || 3 || 셀레늄화 구리 인듐, CIS || CuInSe2 ||data-sort-value="1000"| 1 || 직접 || |- | 기타 || 3 || 황화 은 갈륨 || AgGaS2 ||data-sort-value="0"| || || 비선형 광학 특성 |- | 기타 || 3 || 인화 아연 규소 || ZnSiP2 ||data-sort-value="2000"|2.0 || || |- | 기타 || 2 || 황화 비소(III) 웅황 || As2S3 ||data-sort-value="2700"| 2.7Arsenic sulfide (As2S3) || 직접 || 결정 상태와 유리 상태 모두에서 반도체성 |- | 기타 || 2 || 황화 비소 계관석|| As4S4 ||data-sort-value="0"| || || 결정 상태와 유리 상태 모두에서 반도체성 |- | 기타 || 2 || 백금 실리사이드 || PtSi ||data-sort-value="0"| || || 1–5 μm 적외선 검출기에 사용된다. 적외선 천문학에 사용된다. 높은 안정성, 낮은 드리프트, 측정에 사용된다. 낮은 양자 효율. |- | 기타 || 2 || 요오드화 비스무트(III) || BiI3 ||data-sort-value="0"| || || |- | 기타 || 2 || 요오드화 수은(II) || HgI2 ||data-sort-value="0"| || || 상온에서 작동하는 일부 감마선 및 X선 검출기 및 이미징 시스템에 사용된다. |- | 기타 || 2 || 브로민화 탈륨(I) || TlBr ||data-sort-value="2680"| 2.68Temperature Dependence of Spectroscopic Performance of Thallium Bromide X- and Gamma-Ray Detectors || || 상온에서 작동하는 일부 감마선 및 X선 검출기 및 이미징 시스템에 사용된다. 실시간 X선 이미지 센서로 사용된다. |- | 기타 || 2 || 황화은 || Ag2S ||data-sort-value="900"| 0.9pages=319– || || |- 기타 ||3|| 탄소 질화물 || C3N4||data-sort-value="0"| | 기타 || 2 || 이황화 철 || FeS2 ||data-sort-value="950"| 0.95doi-access= free || || 광물 황철석. 후기 광석 라디오에 사용되었고, 태양 전지용으로 연구되었다. |- | 기타 || 4 || 황화 구리 아연 주석, CZTS || Cu2ZnSnS4 ||data-sort-value="1490"| 1.49 || 직접 || Cu2ZnSnS4는 CIGS에서 인듐/갈륨을 지구에 풍부한 아연/주석으로 대체하여 파생되었다. |- | 기타 || 4 || 황화 구리 아연 안티모니, CZAS || Cu1.18Zn0.40Sb1.90S7.2 ||data-sort-value="2200"| 2.2doi-access= free || 직접 || 황화 구리 아연 안티모니는 황화 구리 안티모니 (CAS)에서 파생된 파마티나이트 종류의 화합물이다. |- | 기타 || 3 || 황화 구리 주석, CTS || Cu2SnS3 ||data-sort-value="910"| 0.91 || 직접 || Cu2SnS3는 p형 반도체이며 박막 태양 전지 응용 분야에 사용될 수 있다. |}
# 반도체 합금 시스템 표
다음 반도체 시스템은 어느 정도 조절 가능하며, 단일 재료가 아닌 재료 등급을 나타낸다. {| class="wikitable sortable" |- ! rowspan=2 | 족 ! rowspan=2 | 원소. ! rowspan=2 | 재료 분류 ! rowspan=2 | 화학식 ! colspan=2 | 띠틈 (eV) ! rowspan=2 | 띠틈 유형 ! rowspan=2 | 설명 |- ! 하한 !! 상한 |- | IV-VI || 3 || 텔루륨화 납 주석 || Pb1−xSnxTe ||data-sort-value="0"| 0 ||data-sort-value="290"| 0.29 || || 적외선 검출기 및 열화상에 사용된다. |- | IV || 2 || 규소-저마늄 || Si1−xGex ||data-sort-value="670"| 0.67 ||data-sort-value="1110"| 1.11 || 직접/간접 || 조절 가능한 띠틈, 이종접합 구조 건설을 허용한다. 특정 두께의 초격자는 직접 띠틈을 가진다.Yasantha Rajakarunanayake(1991) Optical properties of Si-Ge superlattices and wide band gap II-VI superlattices Dissertation (Ph.D.), California Institute of Technology |- | IV || 2 || 규소-주석 || Si1−xSnx ||data-sort-value="1000"| 1.0 ||data-sort-value="1110"| 1.11 || 간접 || 조절 가능한 띠틈.url=https://zenodo.org/record/3447519 |- | III-V || 3 || 알루미늄 갈륨 비소 || AlxGa1−xAs ||data-sort-value="1420"| 1.42 ||data-sort-value="2160"| 2.16 || 직접/간접 || x<0.4일 때 직접 띠틈 (1.42–1.95 eV에 해당); 전체 조성 범위에서 GaAs 기판에 격자 정합 가능; 산화하는 경향이 있다; n형 도핑은 Si, Se, Te로; p형 도핑은 Zn, C, Be, Mg로. 적외선 레이저 다이오드에 사용될 수 있다. GaAs 장치에서 GaAs로 전자를 가두는 장벽층으로 사용된다 (예: QWIP 참조). AlAs에 가까운 조성의 AlGaAs는 거의 햇빛에 투명하다. GaAs/AlGaAs 태양 전지에 사용된다. |- | III-V || 3 || 인듐 갈륨 비소 || InxGa1−xAs ||data-sort-value="360"| 0.36 ||data-sort-value="1430"| 1.43 || 직접 || 잘 개발된 재료. InP 기판에 격자 정합 가능. 적외선 기술 및 열광전지에 사용. 인듐 함량이 전하 운반자 밀도를 결정한다. x=0.015일 때 InGaAs는 저마늄에 완벽하게 격자 정합된다; 다중접합 태양광 셀에 사용될 수 있다. 적외선 센서, 애벌런치 포토다이오드, 레이저 다이오드, 광섬유 통신 검출기 및 단파장 적외선 카메라에 사용된다. |- | III-V || 3 || 인듐 갈륨 인 || InxGa1−xP ||data-sort-value="1350"| 1.35 ||data-sort-value="2260"| 2.26 || 직접/간접 || HEMT 및 HBT 구조 및 위성용 고효율 다중접합 태양 전지에 사용된다. Ga0.5In0.5P는 GaAs에 거의 격자 정합되며, AlGaIn은 빨강 레이저용 양자 우물에 사용된다. |- | III-V || 3 || 알루미늄 인듐 비소 || AlxIn1−xAs ||data-sort-value="360"| 0.36 ||data-sort-value="2160"| 2.16 || 직접/간접 || 변형 HEMT 트랜지스터의 버퍼층, GaAs 기판과 GaInAs 채널 사이의 격자 상수 조절. 예를 들어 퀀텀 캐스케이드 레이저에서 양자 우물 역할을 하는 층상 이종구조를 형성할 수 있다. |- | III-V || 3 || 알루미늄 갈륨 안티모니 || AlxGa1−xSb ||data-sort-value="700"| 0.7 ||data-sort-value="1610"| 1.61 || 직접/간접 || HBT, HEMT, 공명 터널링 다이오드 및 일부 틈새 광전자공학에 사용된다. 또한 InAs 양자 우물의 버퍼층으로도 사용된다. |- | III-V || 3 || 알루미늄 인듐 안티모니 || AlxIn1−xSb ||data-sort-value="170"| 0.17 ||data-sort-value="1610"| 1.61 || 직접/간접 || InSb 기반 양자 우물 및 GaAs 및 GaSb 기판에 성장된 다른 장치에서 버퍼층으로 사용된다. 일부 중적외선 LED 및 포토다이오드의 활성층으로도 사용된다. |- | III-V || 3 || 질화 갈륨 비소 || GaAsN ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 3 || 인화 갈륨 비소 || GaAsP ||data-sort-value="1430"| 1.43 ||data-sort-value="2260"| 2.26 || 직접/간접 || 빨강, 주황, 노랑 LED에 사용된다. 종종 GaP 위에 성장된다. 질소로 도핑될 수 있다. |- | III-V || 3 || 비소 안티모니화 알루미늄 || AlAsSb ||data-sort-value="1610"| 1.61 ||data-sort-value="2160"| 2.16 || 간접 || 적외선 광검출기에서 장벽층으로 사용된다. GaSb, InAs 및 InP에 격자 정합될 수 있다. |- | III-V || 3 || 비소 안티모니화 갈륨 || GaAsSb ||data-sort-value="700"| 0.7 ||data-sort-value="1420"| 1.42 || 직접 || HBT 및 다중접합 태양 전지의 터널 접합에 사용된다. GaAs0.51Sb0.49는 InP에 격자 정합된다. |- | III-V || 3 || 질화 알루미늄 갈륨 || AlGaN ||data-sort-value="3440"| 3.44 ||data-sort-value="6280"| 6.28 || 직접 || 청색 레이저 다이오드, 자외선 LED (250 nm까지), AlGaN/GaN HEMT에 사용된다. 사파이어 위에 성장시킬 수 있다. AlN 및 GaN과의 이종접합에 사용된다. |- | III-V || 3 || 인화 알루미늄 갈륨 || AlGaP ||data-sort-value="2260"| 2.26 ||data-sort-value="2450"| 2.45 || 간접 || 일부 녹색 LED에 사용된다. |- | III-V || 3 || 질화 인듐 갈륨 || InGaN ||data-sort-value="2000"| 2 ||data-sort-value="3400"| 3.4 || 직접 || InxGa1–xN, x는 보통 0.02에서 0.3 사이 (근자외선용 0.02, 390 nm용 0.1, 420 nm용 0.2, 440 nm용 0.3). 사파이어, SiC 웨이퍼 또는 규소 위에 에피택시 성장시킬 수 있다. 현대 청색 및 녹색 LED에 사용되며, InGaN 양자 우물은 녹색에서 자외선까지 효과적인 이미터이다. 방사선 손상에 둔감하며, 위성 태양 전지에 사용될 수 있다. 결함에 둔감하며, 격자 불일치 손상에 강하다. 높은 열용량. |- | III-V || 3 || 비소 안티모니화 인듐 || InAsSb ||data-sort-value="170"| 0.17 ||data-sort-value="360"| 0.36 || 직접 || 주로 작은 띠틈 때문에 중- 및 장파 적외선 광검출기에 사용되며, InAs0.4Sb0.6에서 상온에서 최소 약 0.08 eV에 이른다. |- | III-V || 3 || 인듐 갈륨 안티모니 || InGaSb ||data-sort-value="170"| 0.17 ||data-sort-value="700"| 0.7 || 직접 || 일부 트랜지스터 및 적외선 광검출기에 사용된다. |- | III-V || 4 || 알루미늄 갈륨 인듐 인 || AlGaInP ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || 직접/간접 || InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP도; GaAs 기판에 격자 정합을 위해 In 몰 분율은 약 0.48로 고정되고, Al/Ga 비율은 약 1.9에서 2.35 eV 사이의 띠틈을 달성하도록 조절된다; Al/Ga/In 비율에 따라 직접 또는 간접 띠틈; 560에서 650 nm 사이의 파장에 사용된다; 증착 중 정렬된 상을 형성하는 경향이 있어 이를 방지해야 한다 |- | III-V || 4 || 인화 비소 갈륨 알루미늄 || AlGaAsP ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 4 || 인화 비소 갈륨 인듐 || InGaAsP ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 4 || 비소 안티모니화 갈륨 인듐 || InGaAsSb ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || 열광전지에 사용된다. |- | III-V || 4 || 인화 비소 안티모니화 인듐 || InAsSbP ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || 열광전지에 사용된다. |- | III-V || 4 || 인화 비소 인듐 알루미늄 || AlInAsP ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 4 || 질화 비소 갈륨 알루미늄 || AlGaAsN ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 4 || 질화 비소 갈륨 인듐 || InGaAsN ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 4 || 질화 비소 알루미늄 인듐 || InAlAsN ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 4 || 질화 비소 안티모니화 갈륨 || GaAsSbN ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 5 || 질화 비소 안티모니화 갈륨 인듐 || GaInNAsSb ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | III-V || 5 || 인화 비소 안티모니화 갈륨 인듐 || GaInAsSbP ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || InAs, GaSb 및 기타 기판 위에 성장시킬 수 있다. 조성 변경으로 격자 정합 가능. 중적외선 LED에 사용 가능성이 있다. |- | II-VI || 3 || 텔루륨화 카드뮴 아연, CZT || CdZnTe ||data-sort-value="1400"| 1.4 ||data-sort-value="2200"| 2.2 || 직접 || 효율적인 고체 X선 및 감마선 검출기, 상온에서 작동할 수 있다. 높은 전기광학 계수. 태양 전지에 사용된다. 테라헤르츠파를 생성하고 감지하는 데 사용될 수 있다. HgCdTe의 에피택셜 성장을 위한 기판으로 사용될 수 있다. |- | II-VI || 3 || 텔루륨화 수은 카드뮴 || HgCdTe ||data-sort-value="0"| 0 ||data-sort-value="1500"| 1.5 || || "MerCad"로 알려져 있다. 민감한 냉각 적외선 영상 센서, 적외선천문학 및 적외선 검출기에 광범위하게 사용된다. 텔루륨화 수은 (반금속, 띠틈 0)과 CdTe의 합금. 높은 전자 이동도. 3–5 μm 및 12–15 μm 대기 창 모두에서 작동할 수 있는 유일한 일반적인 재료. CdZnTe 위에 성장시킬 수 있다. |- | II-VI || 3 || 텔루륨화 수은 아연 || HgZnTe ||data-sort-value="0"| 0 ||data-sort-value="2250"| 2.25 || || 적외선 검출기, 적외선 영상 센서 및 적외선 천문학에 사용된다. HgCdTe보다 더 나은 기계적 및 열적 특성을 가지지만 조성 제어가 더 어렵다. 복잡한 이종구조 형성이 더 어렵다. |- | II-VI || 3 || 셀레늄화 수은 아연 || HgZnSe ||data-sort-value="0"| ||data-sort-value="0"| || || |- | II-V || 4 || 인화 비소 카드뮴 아연 || (Zn1−xCdx)3(P1−yAsy)2s2cid=94409384 ||data-sort-value="0"| 0 ||data-sort-value="1500"| 1.5bibcode=1982PSSBR.111..289C || || 광전자공학 (광전지 포함), 전자공학 및 열전 재료에 다양한 응용 분야.year=1992 |- | 기타 || 4 || 셀레늄화 구리 인듐 갈륨, CIGS || Cu(In,Ga)Se2 ||data-sort-value="1000"| 1 ||data-sort-value="1700"| 1.7 || 직접 || CuInxGa1–xSe2. 다결정. 박막 태양 전지에 사용된다. |}