半導體材料

半導體材料是一類固體材料，其導電性介於導體和絕緣體之間，屬於半導體。

## 發展

- 1833年，英國的法拉第發現硫化銀是半導體材料，因為它的電阻隨著溫度上升而降低。
- 1874年，德國的布勞恩注意到硫化物的電導率與所加電壓的方向有關，這就是半導體的整流作用。
- 1947年12月23日，巴丁與布拉坦進一步使用點接觸電晶體製作出一個語音放大器，電晶體正式發明。
- 1958年9月12日，美國的基爾比，細心地切了一塊鍺作為電阻，再用一塊pn接面做為電容，製造出一個震盪器電路。

## 分類

以原料分為：

- 元素半導體材料：以單一元素組成的半導體，屬於這一材料的有硼、金剛石、鍺、矽、灰錫、銻、硒、碲等，其中以鍺、矽、錫研究較早，製備工藝相對成熟。
- 化合物半導體材料：由兩種或兩種以上無機物化合成的半導體，種類繁多，已知的二元化合物就有數百種。
- 三五半導體：由Ⅲ族元素（如Al、Ga、In）和Ⅴ族元素（如P、As、Sb）組成，比如砷化鎵（GaAs）；它們都具有閃鋅礦結構，在應用方面僅次於Ge、Si。
- 二六半導體：ⅡB族元素（如Zn、Cd、Hg）和Ⅵ族元素（如S、Se、Te）組成的化合物，是一些重要的光電材料；硫化鋅（ZnS）、碲化鎘（CdTe）、碲化汞（HgTe）具有閃鋅礦結構。
- 四四半導體：碳化矽（SiC）和矽鍺合金都具有閃鋅礦結構。
- 有機半導體：同時是有機物質的半導體。

## 列表

族｜元素｜化學式｜能隙 (eV)｜直接帶隙和間接帶隙

IV｜1｜矽｜Si｜1.12｜間接帶隙

IV｜1｜Germanium｜Ge｜0.67｜間接帶隙

IV｜1｜C｜5.47｜間接帶隙

IV｜1｜錫, α-Sn｜Sn｜0｜半金屬 (能帶理論)

IV｜2｜碳化矽, 3C-SiC｜SiC｜2.3｜間接帶隙

IV｜2｜碳化矽, 4H-SiC｜SiC｜3.3｜間接帶隙

IV｜2｜碳化矽,｜SiC｜3.0｜間接帶隙

VI｜1｜硫, 硫的同素異形體｜S8｜2.6

VI｜1｜硒｜Se｜1.83 - 2.0｜間接帶隙

VI｜1｜硒｜Se｜2.05｜間接帶隙

VI｜1｜碲｜Te｜0.33

III-V｜2｜氮化硼, cubic｜BN｜6.36｜間接帶隙

III-V｜2｜氮化硼, hexagonal｜BN｜5.96｜quasi-direct

III-V｜2｜氮化硼｜BN｜5.5

III-V｜2｜磷化硼｜BP｜2.1｜間接帶隙

III-V｜2｜砷化硼｜BAs｜1.82｜直接帶隙

III-V｜2｜砷化硼｜B12As2｜3.47｜間接帶隙

III-V｜2｜氮化鋁｜AlN｜6.28｜直接帶隙

III-V｜2｜磷化鋁｜AlP｜2.45｜間接帶隙

III-V｜2｜砷化鋁｜AlAs｜2.16｜間接帶隙

III-V｜2｜銻化鋁｜AlSb｜1.6/2.2｜直接帶隙/direct

III-V｜2｜氮化鎵｜GaN｜3.44｜直接帶隙

III-V｜2｜磷化鎵｜GaP｜2.26｜間接帶隙

III-V｜2｜GaAs｜1.42｜直接帶隙

III-V｜2｜銻化鎵｜GaSb｜0.73｜直接帶隙

III-V｜2｜氮化銦｜InN｜0.7｜直接帶隙

III-V｜2｜磷化銦｜InP｜1.35｜直接帶隙

III-V｜2｜砷化銦｜InAs｜0.36｜直接帶隙

III-V｜2｜銻化銦｜InSb｜0.17｜直接帶隙

II-VI｜2｜硒化鎘｜CdSe｜1.74｜直接帶隙

II-VI｜2｜硫化鎘｜CdS｜2.42｜直接帶隙

II-VI｜2｜碲化鎘｜CdTe｜1.49｜直接帶隙

II-VI｜2｜氧化鋅｜ZnO｜3.37｜直接帶隙

II-VI｜2｜硒化鋅｜ZnSe｜2.7｜直接帶隙

II-VI｜2｜硫化鋅｜ZnS｜3.54/3.91｜直接帶隙

II-VI｜2｜碲化鋅｜ZnTe｜2.3｜直接帶隙

I-VII｜2｜氯化亞銅｜CuCl｜3.4｜直接帶隙

I-VI｜2｜Cu2S｜1.2｜間接帶隙

IV-VI｜2｜硒化鉛｜PbSe｜0.26｜直接帶隙

IV-VI｜2｜硫化鉛｜PbS｜0.37

IV-VI｜2｜碲化鉛｜PbTe｜0.32

IV-VI｜2｜硫化亞錫｜SnS｜1.3/1.0｜直接帶隙/間接帶隙

IV-VI｜2｜二硫化錫｜SnS2｜2.2

IV-VI｜2｜碲化亞錫｜SnTe｜0.18

IV-VI｜3｜Pb1−xSnxTe｜0-0.29

V-VI｜2｜碲化鉍｜Bi2Te3｜0.13

II-V｜2｜磷化鎘｜Cd3P2｜0.5

II-V｜2｜砷化鎘｜Cd3As2｜0

II-V｜2｜磷化鋅｜Zn3P2｜1.5｜直接帶隙

II-V｜2｜二磷化鋅｜ZnP2｜2.1

II-V｜2｜砷化鋅｜Zn3As2｜1.0

II-V｜2｜銻化鋅｜Zn3Sb2

氧｜2｜二氧化鈦, 銳鈦礦｜TiO2｜3.20｜間接帶隙

氧｜2｜二氧化鈦, 金紅石｜TiO2｜3.0｜直接帶隙

氧｜2｜二氧化鈦, 板鈦礦｜TiO2｜3.26

氧｜2｜氧化亞銅｜Cu2O｜2.17

氧｜2｜氧化銅｜CuO｜1.2

氧｜2｜二氧化鈾｜UO2｜1.3

氧｜2｜二氧化錫｜SnO2｜3.7

氧｜3｜鈦酸鋇｜BaTiO3｜3

氧｜3｜鈦酸鍶｜SrTiO3｜3.3

氧｜3｜鈮酸鋰｜LiNbO3｜4

V-VI｜2｜monoclinic 二氧化釩｜VO2｜0.7｜光學帶隙

2｜碘化鉛｜PbI2｜2.4

2｜二硫化鉬｜MoS2｜1.23 eV (2H)｜間接帶隙

2｜GaSe｜2.1｜間接帶隙

2｜硒化銦｜InSe｜1.26-2.35 eV｜直接帶隙 (2D間接帶隙)

2｜硫化亞錫｜SnS｜>1.5 eV｜直接帶隙

2｜硫化鉍｜Bi2S3｜1.3

Magnetic, diluted (DMS)｜3｜GaMnAs

Magnetic, diluted (DMS)｜3｜Lead manganese telluride｜PbMnTe

4｜Lanthanum calcium manganate｜La0.7Ca0.3MnO3

2｜氧化亞鐵｜FeO｜2.2

2｜一氧化鎳｜NiO｜3.6–4.0｜直接帶隙

2｜EuO

2｜硫化亞銪｜EuS

2｜溴化鉻｜CrBr3

其它｜3｜, CIS｜CuInSe2｜1｜直接帶隙

其它｜3｜Silver gallium sulfide｜AgGaS2

其它｜3｜Zinc silicon phosphide｜ZnSiP2｜2.0

其它｜2｜三硫化二砷 雌黃｜As2S3｜2.7｜直接帶隙

其它｜2｜硫化砷 雄黃｜As4S4

其它｜2｜PtSi

其它｜2｜碘化鉍｜BiI3

其它｜2｜碘化汞｜HgI2

其它｜2｜溴化亞鉈｜TlBr｜2.68

其它｜2｜硫化銀｜Ag2S｜0.9

其它｜2｜FeS2｜0.95

其它｜4｜, CZTS｜Cu2ZnSnS4｜1.49｜直接帶隙

其它｜4｜, CZAS｜Cu1.18Zn0.40Sb1.90S7.2｜2.2｜直接帶隙

其它｜3｜Copper tin sulfide, CTS｜Cu2SnS3｜0.91｜直接帶隙

### 合金表

族｜元素｜材料｜化學式｜能隙 (eV)｜直接帶隙和間接帶隙

下｜上

IV-VI｜3｜Pb1−xSnxTe｜0｜0.29

IV｜2｜矽鍺｜Si1−xGex｜0.67｜1.11｜直接帶隙/間接帶隙

IV｜2｜Si1−xSnx｜1.0｜1.11｜間接帶隙

III-V｜3｜AlxGa1−xAs｜1.42｜2.16｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜3｜InxGa1−xAs｜0.36｜1.43｜直接帶隙

III-V｜3｜磷化銦鎵｜InxGa1−xP｜1.35｜2.26｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜3｜AlxIn1−xAs｜0.36｜2.16｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜3｜AlxGa1−xSb｜0.7｜1.61｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜3｜AlxIn1−xSb｜0.17｜1.61｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜3｜Gallium arsenide nitride｜GaAsN

III-V｜3｜GaAsP｜1.43｜2.26｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜3｜AlAsSb｜1.61｜2.16｜間接帶隙

III-V｜3｜GaAsSb｜0.7｜1.42｜直接帶隙

III-V｜3｜AlGaN｜3.44｜6.28｜直接帶隙

III-V｜3｜AlGaP｜2.26｜2.45｜間接帶隙

III-V｜3｜InGaN｜2｜3.4｜直接帶隙

III-V｜3｜InAsSb｜0.17｜0.36｜直接帶隙

III-V｜3｜InGaSb｜0.17｜0.7｜直接帶隙

III-V｜4｜AlGaInP｜直接帶隙/間接帶隙

III-V｜4｜Aluminium gallium arsenide phosphide｜AlGaAsP

III-V｜4｜InGaAsP

III-V｜4｜InGaAsSb

III-V｜4｜InAsSbP

III-V｜4｜Aluminium indium arsenide phosphide｜AlInAsP

III-V｜4｜Aluminium gallium arsenide nitride｜AlGaAsN

III-V｜4｜Indium gallium arsenide nitride｜InGaAsN

III-V｜4｜Indium aluminium arsenide nitride｜InAlAsN

III-V｜4｜Gallium arsenide antimonide nitride｜GaAsSbN

III-V｜5｜Gallium indium nitride arsenide antimonide｜GaInNAsSb

III-V｜5｜GaInAsSbP

II-VI｜3｜碲化鋅鎘, CZT｜CdZnTe｜1.4｜2.2｜直接帶隙

II-VI｜3｜HgCdTe｜0｜1.5

II-VI｜3｜HgZnTe｜0｜2.25

II-VI｜3｜Mercury zinc selenide｜HgZnSe

II-V｜4｜(Zn1−xCdx)3(P1−yAsy)2｜0｜1.5

其它｜4｜, CIGS｜Cu(In,Ga)Se2｜1｜1.7｜直接帶隙