반도체 재료 목록

반도체 재료()는 명목상 작은 띠틈을 가진 절연체이다. 반도체 재료의 결정적인 특성은 제어 가능한 방식으로 전자적 특성을 변경하는 불순물로 도핑하여 그 특성을 조절할 수 있다는 것이다. 
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.

 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 
 족  원소.  재료  화학식 띠틈 (eV)  띠틈 유형  설명 IV  1  규소  Si  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  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  5.47  간접  우수한 열전도성. 뛰어난 기계적 및 광학적 특성.
높은 전하 운반자 이동도와 높은 전기적 파괴장을 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  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.  반금속  저온 동소체 (다이아몬드 입방 격자). IV  2  탄화 규소, 3C-SiC  SiC  2.3  간접  초기 노란색 LED에 사용 IV  2  탄화 규소, 4H-SiC  SiC  3.3  간접  고전압 및 고온 응용 분야에 사용 IV  2  탄화 규소, 6H-SiC  SiC  3.0  간접  초기 파란색 LED에 사용 VI  1  황, α-S  S8  2.6   VI  1  회색 (삼방정) 셀레늄  Se  1.83–2.0  간접  셀레늄 정류기 및 태양 전지에 사용된다. 띠틈은 제조 조건에 따라 달라진다. VI  1  붉은 셀레늄  Se  2.05  간접  VI  1  텔루륨  Te  0.33   III-V  2  질화 붕소, 입방  BN  6.36  간접  자외선 LED에 잠재적으로 유용 III-V  2  질화 붕소, 육각형  BN  5.96  준직접  자외선 LED에 잠재적으로 유용 III-V  2  질화 붕소 나노튜브  BN  5.5   III-V  2  인화 붕소  BP  2.1  간접  III-V  2  비소화 붕소  BAs  1.82  직접  열 관리용 초고열 전도성; 방사선 손상에 강하고, 베타볼타이ics에 적용 가능성. III-V  2  비소화 붕소  B12As2  3.47  간접  방사선 손상에 강하고, 베타볼타이ics에 적용 가능성. III-V  2  질화 알루미늄  AlN  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  2.45  간접  III-V  2  비소화 알루미늄  AlAs  2.16  간접  III-V  2  안티모니화 알루미늄  AlSb  1.6/2.2  간접/직접  III-V  2  질화 갈륨  GaN  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  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 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  0.73  직접  적외선 검출기 및 LED, 열광전지에 사용된다. n형은 Te로, p형은 Zn으로 도핑된다. III-V  2  질화 인듐  InN  0.7  직접  태양 전지에 사용 가능성이 있지만, p형 도핑이 어렵다. 합금으로 자주 사용된다. III-V  2  인화 인듐  InP  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  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  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  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  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  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  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  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  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  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  3.4  직접  I-VI  2  황화 구리(I)  Cu2S  1.2
  간접  p형, Cu2S/CdS는 최초의 효율적인 박막 태양 전지였다. IV-VI  2  셀레늄화 납  PbSe  0.26  직접  열화상용 적외선 검출기에 사용된다. 나노결정은 퀀텀닷으로 사용될 수 있다. 우수한 고온 열전 재료. IV-VI  2  황화 납(II)  PbS  0.37   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  0.32   낮은 열전도율, 고온에서 열전 발전기용 우수한 열전 재료. IV-VI  2  황화 주석(II)  SnS  1.3/1.0  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  2.2   SnS2는 가스 감지 응용 분야에 널리 사용된다. IV-VI  2  텔루륨화 주석  SnTe  0.18  직접  복합 띠틈 구조. V-VI, 층상  2  텔루륨화 비스무트  Bi2Te3  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  0.5   II-V  2  비소화 카드뮴  Cd3As2  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. II-V  2  인화 아연  Zn3P2  1.5  직접  일반적으로 p형. II-V  2  이인화 아연  ZnP2  2.1   II-V  2  비소화 아연  Zn3As2  1.0   가장 낮은 직접 및 간접 띠틈은 서로 30 meV 이내이다. II-V  2  안티모니화 아연  Zn3Sb2    적외선 검출기 및 열화상 장치, 트랜지스터, 자기저항체에 사용된다. 산화물  2  이산화 타이타늄, 아나타제  TiO2  3.20 간접  광촉매성, n형 산화물  2  이산화 타이타늄, 금홍석  TiO2  3.0 직접  광촉매성, n형 산화물  2  이산화 타이타늄, 브루카이트  TiO2  3.26  산화물  2  산화 구리(I)  Cu2O  2.17   가장 많이 연구된 반도체 중 하나. 많은 응용 분야와 효과가 처음으로 시연되었다. 규소 이전에 정류기 다이오드에 사용되었다. 산화물  2  산화 구리(II)  CuO  1.2   N형 반도체. 산화물  2  이산화 우라늄  UO2  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  3.7   산소 결핍 n형 반도체. 가스 센서에 사용된다. 산화물  3  티탄산 바륨  BaTiO3  3   강유전체, 압전 소자. 일부 비냉각 열화상 장치에 사용된다. 비선형 광학에 사용된다. 산화물  3  티탄산 스트론튬  SrTiO3  3.3   강유전체, 압전 소자. 배리스터에 사용된다. 나이오븀 도핑 시 전도성. 산화물  3  나이오브산 리튬  LiNbO3  4   강유전체, 압전 소자, 포켈스 효과를 보인다. 전기광학 및 광자학에 널리 사용된다. 산화물, V-VI  2  단사정 산화 바나듐(IV)  VO2  0.7  광학  67 °C 이하에서 안정 층상  2  요오드화 납(II)  PbI2  2.4  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  1.23 eV (2H)  간접  층상  2  셀레늄화 갈륨  GaSe  2.1  간접  광전도체. 비선형 광학에 사용. 2D 재료로 사용. 공기 민감.층상2셀레늄화 인듐InSe1.26–2.35 eV직접 (2D에서 간접)공기 민감. 몇 겹 및 단층 형태로 높은 전기 이동도. 층상  2  황화 주석  SnS  >1.5 eV  직접  층상  2  황화 비스무트  Bi2S3  1.3   자기, 희석 (DMS)B. G. Yacobi Semiconductor materials: an introduction to basic principles Springer, 2003,   3  갈륨 망간 비소  GaMnAs    자기, 희석 (DMS)  3  텔루륨화 납 망간  PbMnTe    자기  4  망간산 란타넘 칼슘  La0.7Ca0.3MnO3   거대자기저항 자기  2  산화 철(II)  FeO  2.2  반강자성. 산화 철 나노입자의 띠틈은 2.2 eV로 밝혀졌으며, 도핑 시 띠틈이 2.5 eV까지 증가하는 것으로 나타났다. 자기  2  산화 니켈(II)  NiO 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    강자성 자기  2  황화 유로퓸(II)  EuS    강자성 자기  2  브로민화 크로뮴(III)  CrBr3    기타  3  셀레늄화 구리 인듐, CIS  CuInSe2  1  직접  기타  3  황화 은 갈륨  AgGaS2    비선형 광학 특성 기타  3  인화 아연 규소  ZnSiP2 2.0   기타  2  황화 비소(III) 웅황  As2S3  2.7Arsenic sulfide (As2S3)  직접  결정 상태와 유리 상태 모두에서 반도체성 기타  2  황화 비소 계관석 As4S4    결정 상태와 유리 상태 모두에서 반도체성 기타  2  백금 실리사이드  PtSi    1–5 μm 적외선 검출기에 사용된다. 적외선 천문학에 사용된다. 높은 안정성, 낮은 드리프트, 측정에 사용된다. 낮은 양자 효율. 기타  2  요오드화 비스무트(III)  BiI3    기타  2  요오드화 수은(II)  HgI2    상온에서 작동하는 일부 감마선 및 X선 검출기 및 이미징 시스템에 사용된다. 기타  2  브로민화 탈륨(I)  TlBr  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  0.9   기타  2  이황화 철  FeS2  0.95   광물 황철석. 후기 광석 라디오에 사용되었고, 태양 전지용으로 연구되었다. 기타  4  황화 구리 아연 주석, CZTS  Cu2ZnSnS4  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  2.2  직접  황화 구리 아연 안티모니는 황화 구리 안티모니 (CAS)에서 파생된 파마티나이트 종류의 화합물이다. 기타  3  황화 구리 주석, CTS  Cu2SnS3  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.
 족 원소. 재료 분류 화학식 띠틈 (eV) 띠틈 유형 설명 하한  상한 IV-VI  3  텔루륨화 납 주석  Pb1−xSnxTe  0  0.29   적외선 검출기 및 열화상에 사용된다. IV  2  규소-저마늄  Si1−xGex  0.67  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  1.0  1.11  간접  조절 가능한 띠틈. III-V  3  알루미늄 갈륨 비소  AlxGa1−xAs  1.42  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  0.36  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  1.35  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  0.36  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  0.7  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  0.17  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     III-V  3  인화 갈륨 비소  GaAsP  1.43  2.26  직접/간접  빨강, 주황, 노랑 LED에 사용된다. 종종 GaP 위에 성장된다. 질소로 도핑될 수 있다. III-V  3  비소 안티모니화 알루미늄  AlAsSb  1.61  2.16  간접  적외선 광검출기에서 장벽층으로 사용된다. GaSb, InAs 및 InP에 격자 정합될 수 있다. III-V  3  비소 안티모니화 갈륨  GaAsSb  0.7  1.42  직접  HBT 및 다중접합 태양 전지의 터널 접합에 사용된다. GaAs0.51Sb0.49는 InP에 격자 정합된다. III-V  3  질화 알루미늄 갈륨  AlGaN  3.44  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  2.26  2.45  간접  일부 녹색 LED에 사용된다. III-V  3  질화 인듐 갈륨  InGaN  2  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  0.17  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  0.17  0.7  직접  일부 트랜지스터 및 적외선 광검출기에 사용된다. III-V  4  알루미늄 갈륨 인듐 인  AlGaInP    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     III-V  4  인화 비소 갈륨 인듐  InGaAsP     III-V  4  비소 안티모니화 갈륨 인듐  InGaAsSb    열광전지에 사용된다. III-V  4  인화 비소 안티모니화 인듐  InAsSbP    열광전지에 사용된다. III-V  4  인화 비소 인듐 알루미늄  AlInAsP     III-V  4  질화 비소 갈륨 알루미늄  AlGaAsN     III-V  4  질화 비소 갈륨 인듐  InGaAsN     III-V  4  질화 비소 알루미늄 인듐  InAlAsN     III-V  4  질화 비소 안티모니화 갈륨  GaAsSbN     III-V  5  질화 비소 안티모니화 갈륨 인듐  GaInNAsSb     III-V  5  인화 비소 안티모니화 갈륨 인듐  GaInAsSbP     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  1.4  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  0  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  0  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     II-V  4  인화 비소 카드뮴 아연  (Zn1−xCdx)3(P1−yAsy)2  0  1.5   광전자공학 (광전지 포함), 전자공학 및 열전 재료에 다양한 응용 분야. 기타  4  셀레늄화 구리 인듐 갈륨, CIGS  Cu(In,Ga)Se2  1  1.7  직접  CuInxGa1–xSe2. 다결정. 박막 태양 전지에 사용된다.

 같이 보기 
 이종접합
 유기 반도체
 반도체 특성 분석 기술

 각주 

분류:반도체 재료