Jelaskan Semikonduktor dan elektronika dari Metaloid

Semua elemen yang umumnya dikenal sebagai metaloid (atau senyawanya) telah digunakan dalam industri semikonduktor atau elektroniknya berbentuk padat.

Beberapa sifat boron telah membatasi penggunaannya sebagai semikonduktor. Ia memiliki titik lebur yang tinggi, kristal tunggalnya relatif sulit diperoleh, dan sulit untuk memasukkan dan mempertahankan pengotor terkontrol.

Silikon adalah semikonduktor komersial terkemuka; ia membentuk dasar elektronika (termasuk sel surya standar) dan teknologi informasi serta komunikasi modern. Hal ini terlepas dari studi mengenai semikonduktor, pada awal abad ke-20, yang dianggap sebagai "fisika kotoran" dan tidak layak mendapat perhatian.

Germanium sebagian besar telah digantikan oleh silikon dalam perangkat semikonduktor, karena lebih murah, lebih tahan pada suhu operasi yang lebih tinggi, dan lebih mudah untuk bekerja selama proses fabrikasi mikroelektronika. Germanium masih merupakan konstituen "paduan" semikonduktor silikon–germanium dan paduan ini telah berkembang dalam penggunaan, terutama untuk perangkat komunikasi nirkabel; paduan tersebut mengeksploitasi mobilitas pembawa yang lebih tinggi dari germanium. Sintesis germanana semikonduktor dalam jumlah skala gram dilaporkan pada tahun 2013. Ini terdiri dari lembaran setebal satu atom dari atom germanium yang diakhiri dengan hidrogen, analog dengan grafana. Ia menghantarkan elektron lebih dari sepuluh kali lebih cepat daripada silikon dan lima kali lebih cepat dari germanium, dan diperkirakan memiliki potensi untuk aplikasi optoelektronika dan penginderaan. Pengembangan anoda berbasis kawat germanium yang lebih dari dua kali lipat kapasitas baterai ion litium dilaporkan pada tahun 2014. Pada tahun yang sama, Lee dkk. melaporkan bahwa kristal grafena yang cukup besar untuk digunakan secara elektronika dapat ditanam dan dikeluarkan dari substrat germanium.

Arsen dan antimon bukanlah semikonduktor dalam keadaan standarnya. Keduanya membentuk semikonduktor tipe III-V (seperti GaAs, AlSb, atau GaInAsSb) di mana jumlah rata-rata elektron valensi per atom sama dengan jumlah elektron valensi unsur golongan 14. Senyawa ini lebih disukai untuk beberapa aplikasi khusus. Kristal nano antimon dapat memungkinkan baterai ion litium diganti dengan baterai ion natrium yang lebih kuat.

Telurium, yang merupakan semikonduktor dalam keadaan standarnya, digunakan terutama sebagai komponen dalam kalkogenida semikonduktor tipe II/VI; mereka memiliki aplikasi dalam elektro-optika dan elektronika. Kadmium telurida (CdTe) digunakan dalam modul surya untuk efisiensi konversi yang tinggi, biaya produksi yang rendah, dan sela pita yang besar sebesar 1,44 eV, membiarkannya menyerap berbagai panjang gelombang. Bismut telurida (Bi2Te3), berpadu dengan selenium dan antimon, adalah komponen perangkat termoelektrik yang digunakan untuk refrigerasi atau pembangkit listrik portabel.

Lima metaloid – boron, silikon, germanium, arsen, dan antimon – dapat ditemukan di telepon seluler (bersama dengan setidaknya 39 logam dan nonlogam lainnya). Telurium diperkirakan memiliki kegunaan seperti itu. Dari metaloid yang kurang dikenal, fosforus, galium (khususnya), dan selenium memiliki aplikasi semikonduktor. Fosforus digunakan dalam jumlah kecil sebagai dopan untuk semikonduktor tipe n. Penggunaan komersial senyawa galium didominasi oleh aplikasi semikonduktor –  dalam sirkuit terpadu, telepon seluler, dioda laser, dioda pemancar cahaya, sensor cahaya, dan panel surya. Selenium digunakan dalam produksi sel surya dan pelindung lonjakan arus berenergi tinggi.

Boron, silikon, germanium, antimon, dan telurium, serta logam yang lebih berat dan metaloid seperti Sm, Hg, Tl, Pb, Bi, dan Se, dapat ditemukan dalam insulator topologis. Mereka adalah paduan atau senyawa yang, pada suhu ultradingin atau suhu kamar (tergantung pada komposisinya), merupakan konduktor logam pada permukaannya tetapi insulator melalui interiornya. Kadmium arsenida Cd3As2, pada suhu sekitar 1 K, adalah semilogam Dirac – analog elektronik massal dari grafena – di mana elektron bergerak secara efektif sebagai partikel tak bermassa. Kedua kelas material ini dianggap memiliki aplikasi komputasi kuantum yang potensial.