硅成為最常用的半導體材料有以下幾個主要原因:
豐富的資源:硅是地球上第二豐富的元素,僅次于氧。它主要存在于沙子和石英中,提取和加工相對容易且成本較低。
優良的半導體特性:硅具有適中的能帶隙(約1.1電子伏特),這使得它在常溫下具備良好的導電性和絕緣性之間的平衡,適合作為半導體材料。
氧化物的優越性質:硅可以在高溫下與氧反應形成二氧化硅(SiO?),這是一種優異的絕緣材料。二氧化硅可以用作半導體器件中的絕緣層和保護層,具有良好的電氣和機械特性。
成熟的制造工藝:經過幾十年的發展,硅的制造和加工工藝已經非常成熟和完善。包括晶圓制造、摻雜技術、光刻技術等工藝都已經高度優化,適合大規模生產。
成本效益:由于硅資源豐富且制造工藝成熟,硅基半導體器件的生產成本相對較低,適合大規模商業化生產。
良好的熱穩定性:硅的熱穩定性較好,能夠在較高溫度下保持其半導體特性,這對于許多電子器件的可靠運行非常重要。
電子特性:硅的電子遷移率適中,雖然不如砷化鎵等材料高,但足以滿足大多數應用需求,并且其電性能穩定。
綜上所述,硅因為其資源豐富、優良的半導體特性、成熟的制造工藝、成本效益以及良好的熱穩定性,成為了最常用的半導體材料。