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  • 1 # 使用者8852944140293

    在可預見的將來,單晶矽仍是電子工業的首選材料,但砷化鎵這位半導體家族新秀已迅速成長為僅次於矽的重要半導體電子材料。砷化鎵在當代光電子產業中發揮著重要的作用,其產品的50%應用在軍事、航天方面,30%用於通訊方面,其餘的用於計算機和測試儀器。

    砷化鎵材料的特殊結構使其具備吸引人的優良特性。根據量子力學原理,電子的有效質量越小,它的運動速度就越快,而砷化鎵中電子的有效質量是自由電子質量的1/15,只有矽電子的1/3。用砷化鎵製成的電晶體的開關速度,比矽電晶體快1~4倍,用這樣的電晶體可以製造出速度更快、功能更強的計算機。因為砷化鎵的電子運動速度很高,用它可以製備工作頻率高達1010赫茲的微波器件,在衛星資料傳輸、通訊、軍用電子等方面具有關鍵性作用。實際上,以砷化鎵為代表的Ⅲ一Ⅳ族半導體,其最大特點是其光電特性,即在光照或外加電場的情況下,電子激發釋放出光能。它的光發射效率比其他半導體材料高,用它不僅可以製作發光二極體、光探測器,還能製作半導體鐳射器,廣泛應用於光通訊、光計算機和空間技術,開發前景令人鼓舞。

    與任何半導體材料一樣,砷化鎵材料對於雜質元素十分敏感,必須精細純化。和矽、鍺等元素半導體不同的是它還要確保準確的化學配比,否則將影響材料的電學性質。

    基於以上原因,砷化鎵單晶的製備工藝複雜,成本高昂。中國曾在人造衛星上利用微重力條件進行砷化鎵單晶的生長,取得了成功。此外。薄膜外延生長技術,可以精確控制單晶薄膜的厚度和電阻率,在製備半導體材料和器件中越來越受到重視。

    短短十幾年,僅美國研究和開發的砷化鎵產品已逾千種。根據90年代末國際砷化鎵積體電路會議的預測,砷化鎵積體電路的市場銷售額將每年翻一番,形成數十億美元的規模。砷化鎵及其代表的Ⅲ一Ⅳ族化合物半導體家族均身懷絕技,有待於進一步開發。

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