超纯材料
用于制备半导体材料和半导体掺杂剂的纯净物质
超纯材料,用于制备半导体材料和半导体掺杂剂的纯净物质。超纯材料技术是伴随原子能工业和半导体工业发展而发展的,但在更广大程度上还是由半导体工业的发展所促进。早期的研究表明,用粗硒作整流器时,所能承受的反向电压只有12~18伏;采用经过提纯净化后的硒可达60伏;而用纯度≥99.999%的硒时,反向电压可达到130伏。
可见半导体材料纯度对其性能好坏有很大影响。20世纪30~40年代,固体量子理论的发展,对杂质在半导体中的作用有了更深入的了解,这就进一步促进了超纯材料技术的发展。
提纯方法
材料的提纯方法很多,大体上可以归结为两类。
①化学提纯法。利用化学中的化合、分解和还原等反应,减少原始材料中的杂质含量,提高材料纯度的一种工艺技术。其主要特点是,它不是直接提纯原始材料的本体,而是通过化学反应,先将原始材料转化成一种中间化合物(例如硅提纯中,先生成硅的卤化物或氢化物),然后对这些中间化合物进行化学提纯(分馏),再将高纯度的中间化合物还原或热分解,得到高纯度的材料(硅多晶)。
②物理提纯法。依据各种杂质在半导体中有不同的物理性质(如分凝系数等),采用物理手段(如区域熔化技术),直接对材料本体进行提纯。这种方法较化学提纯法的效率高,材料纯度一般可达99.999 999%~99.999 999 9%(通常表示为8N~9N)。半导体中应用的超纯材料很多,其中Ⅳ族元素超纯锗(9N)、硅(9N)等主要用于制备半导体锗和硅的单晶,锡(5N)和铅(4N)多用作掺杂剂或Ⅳ-Ⅵ族化合物的制备。高纯度的Ⅲ族元素硼(5N)、铝(6N5)、镓(8N)、铟(7N)和V族元素磷(7N)、砷(7N5)、锑(7N)等,主要用于制备Ⅲ-V族化合物半导体或多元固溶体材料的单晶和薄膜等。Ⅱ族元素铍(5N)、锌(4N)、镉(4N)、汞(6N)和Ⅵ族元素硫(4N)、硒(5N)、碲(6N)等,用于制备Ⅱ-Ⅵ族化合物。上述某些超纯材料,也可用作半导体的N型和P型掺杂剂。此外,半导体中应用的气体(如氧、氮等)、金属有机化合物源(如一些元素的烷基化合物)等,也都是超纯材料。
参考资料
超纯材料.中国大百科全书.
最新修订时间:2024-04-28 21:38
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