Ce este un semiconductor?
Lăsaţi un mesaj
Semiconductorii sunt un tip de material cu conductivitate între conductori și izolatori, iar conductivitatea acestora se schimbă semnificativ cu condiții externe. Această caracteristică face ca semiconductorii să fie materialul principal al industriei informaționale electronice moderne.
Din perspectiva teoriei trupei, diferența de bază dintre dirijori, semiconductori și izolatori constă în lățimile lor de bandă diferită. La o anumită temperatură, electronii de pe legăturile covalente se bazează pe excitația termică pentru a obține energie și se detașează de legătura covalentă, devenind electroni fără cvasi care se deplasează liber în cristal. Energia minimă necesară pentru a se elibera de obligațiunile covalente este lățimea de bandă.
Hafnium, Ca cea mai importantă și aproape de neînlocuit aplicație în semiconductori, este utilizată pentru fabricarea stratului dielectric de poartă în câmpul semiconductor de oxid metalic - tranzistoare cu efect (MOSFET), în special sub forma oxidului său - hafnium dioxid (HFO ₂) sau Subicide Hfsion).
De ce trebuie să fie hafnium? -Rezolvarea problemei vechi a secolului „scurgerii de poartă”
Înainte de nodul tehnologic de 45 nm, stratul dielectric de poartă al tranzistorului fusese realizat din dioxid de siliciu (SIO ₂). Pe măsură ce dimensiunea tranzistoarelor continuă să se micșoreze, stratul de dioxid de siliciu trebuie să fie, de asemenea, extrem de subțire (doar câteva straturi atomice grosime), dar acest lucru duce la o problemă fatală: efectul de tunel cuantic.
Problemă: stratul SiO ₂ extrem de subțire nu poate bloca efectiv electronii, ceea ce duce la scurgeri de curent de la poartă în canal. Acest lucru va provoca o creștere accentuată a consumului de energie de cip, generarea severă de căldură și sfârșitul legii lui Moore.
Soluție: Utilizați materiale "High - K" în loc de SiO ₂. Conform legii capacității, folosind materiale mari - K cu o grosime fizică mai groasă, dar aceeași „grosime echivalentă electrică” poate menține controlul asupra canalului, în timp ce blocând eficient curentul de scurgere.
Oxidul de hafnium (HFO ₂) este alegerea finală datorită proprietăților sale unice cuprinzătoare:
Constanta dielectrică ridicată (valoarea k): valoarea k a HFO ₂ este de aproximativ 25, mult mai mare decât 3,9 din SiO ₂. Acest lucru înseamnă că poate fi făcut din punct de vedere fizic mai gros, suprimând eficient curentul de scurgere a porții cauzat de tunelarea cuantică și reducerea semnificativă a consumului de energie.
O bună stabilitate termică: HFO ₂ poate lega bine cu substraturile de siliciu și poate menține stabilitatea structurală în timpul proceselor de temperatură ridicate -}, fără cristalizare sau reacții adverse cu siliciu.
Schimbarea adecvată a benzii: Există o schimbare suficientă de conducere și bandă de valență între HFO ₂ și siliciu, care poate forma o barieră energetică bună și blochează eficient purtătorii de încărcare.
Compatibil cu procesele existente: Deși este un material nou, HFO ₂ poate fi depus cu de înaltă calitate, uniformitate și conformitate prin depunerea stratului atomic (ALD), o tehnologie compatibilă cu procesele CMOS, pentru a răspunde nevoilor producției mari de scară -.
Conductor: În banda de energie, banda de valență se suprapune cu banda de conducere sau cu banda de valență nu este complet umplută cu electroni, ceea ce duce la un număr mare de electroni în mișcare liberă și o conductivitate puternică.
Semiconductor: Banda de valență din banda de energie este umplută cu electroni, dar lățimea bandgap este relativ mică. La zero absolut, semiconductorii nu sunt - conductivi. Când temperatura crește sau există lumină, un număr mic de electroni din banda de valență sunt excitați în banda de conducere, lăsând găuri în banda de valență. În cadrul acțiunii unui câmp electric extern, atât electroni, cât și găuri pot participa la conducere.
Izolator: Banda de valență din banda de energie este umplută cu electroni, dar lățimea de bandă este mare. La temperatura camerei, aproape niciun electroni nu poate fi excitat pentru banda de conducere, astfel încât conductivitatea este extrem de slabă.
Prima generație de materiale semiconductoare se referă în principal la materiale semiconductoare precum germanium (GE) și siliciu (SI), care sunt utilizate în principal pentru separarea dispozitivelor și fabricarea de cipuri. În anii '50, Germaniu a dominat industria semiconductorilor. La sfârșitul anilor 1960, siliciul a înlocuit treptat germaniul și a fost utilizat pe scară largă. Siliconul are o cantitate mare de rezerve în natură. Odată cu maturitatea din ce în ce mai mare a tehnologiei de preparare a plafonului de siliciu -}} -}}---- tehnologia de cipuri bazată pe Legea lui Moore, formând o industrie imensă a cipului. Majoritatea jetoanelor din zilele noastre sunt cipuri bazate pe siliciu -, cum ar fi procesoare, GPU, memorie, FPGA, etc.
A doua generație de materiale semiconductoare se referă în principal la materiale semiconductoare compuse, cum ar fi arsenida de galiu (GAAS), antimonidă de indiu (INSB), etc., în comparație cu materialele semiconductoare compuse, au o concentrație mare de transportator, o bună rezistență la portarie, o bună rezistență la radiație. Acestea sunt utilizate în principal pentru fabricarea vitezei ridicate -, frecvență ridicată -, dispozitive electronice luminiscente ridicate - putere și sunt utilizate pe scară largă în câmpuri precum comunicarea cu microunde, comunicare prin satelit, comunicare optică, dispozitive optoelectronice și navigare prin satelit. Cu toate acestea, materialele semiconductoare compuse sunt extrem de rare, cu probleme precum defectele la nivel profund, dificultăți în pregătirea napolitanelor mari -, prețuri ridicate și toxicitate, care limitează aplicarea materialelor semiconductoare compuse într -o anumită măsură.
Al treilea materiale semiconductoare -} sunt reprezentate în principal de carbură de siliciu (SIC), nitrură de galiu (GAN) și oxid de zinc (ZNO), care au caracteristici largi de bandă și, prin urmare, sunt cunoscute sub denumirea de materiale cu semiconductor bandgap larg. Materialele cu semiconductor cu bandă largă au caracteristici precum rezistența câmpului de defecțiune ridicată, viteza de mare saturație a electronilor, conductivitatea termică ridicată, densitatea ridicată a electronilor și mobilitate ridicată. Acestea sunt utilizate pe scară largă la fabricarea de temperatură ridicată -, rezistentă la temperatură, ridicată -, dispozitive ridicate - și dispozitive electronice rezistente la radiații, în principal în iluminat cu semiconductor, comunicare 5G, comunicare satelit, comunicare optică, aerospace și alte câmpuri.
Materialele semiconductoare de a patra generație au un bandgap ultra larg și o rezistență mai mare a câmpului de defalcare decât semiconductorii de a treia generație, cum ar fi oxidul de galiu (GA2O3), nitrida de aluminiu (AIN), diamant (C), etc., de aceea se numesc materiale de bandă de bandgap ultra largă. Materialele cu semiconductor cu bandă ultra largă pot rezista la tensiuni și puteri mai mari, ceea ce le face adecvate pentru fabricarea dispozitivelor electronice ridicate - și dispozitive electronice de performanță - performanță. Cu toate acestea, producția și prepararea acestor materiale sunt dificile, iar procesul de fabricație nu este încă matur. De exemplu, - GA2O3 poate fi pregătit cu n - tip GA2O3 prin doparea elementelor donatoare, cum ar fi Si, GE și SN. Cu toate acestea, datorită benzii de valență plană, a masei mari eficiente, a formării ușoare a găurilor auto -prinse și a efectului de compensare de sine a materialului - Ga2O3 în sine, doparea de tip p - este dificil de realizat, ceea ce face imposibil de pregătit pregătirea joncțiunilor PN omogene ideale.
Shaanxi Zhongheng Weichuang Metal Materials Co., Ltd., ca producător de materiale de hafnium lider și exportator global în China, a fost întotdeauna angajat să ofere clienților cu o calitate ridicată - și produse mari de puritate. Insistăm asupra funcționării integrate de la producție la vânzări, fără legături intermediare, pentru a ne asigura că puteți obține produse fiabile furnizate direct de la sursă la cel mai competitiv preț.
Compania controlează cu strictețe fiecare proces de producție, iar toate materialele Hafnium îndeplinesc standardele internaționale cu o calitate solidă și garantată. Avem o echipă profesională de servicii pentru clienți care este întotdeauna online pentru a răspunde nevoilor dvs., oferind servicii fără griji pe parcursul întregului proces, de la consultarea tehnică până la - suport de vânzări, asigurând o cooperare lină și liniște sufletească în achiziții.
Dacă aveți nevoi, vă rugăm să nu ezitați să întrebați:
E-mail:zhwcjs2022@163.com
Shaanxi Zhongheng Weichuang Metal Materials Co., Ltd. este dispus să creeze valoare cu clienții globali prin produse excelente și servicii sincere și să lucreze împreună pentru rezultatele Win - Win!
