砷化鎵半導體的特點
- 2012-3-31 15:32:54
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砷化鎵半導體的特點...... |
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砷化鎵 砷化鎵半導體 |
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砷化鎵的禁帶寬度大，E。-1.43eV，寬于硅，更寬于鍺，因此砷化鎵半導體器件能在遠高于硅半導體器件工作溫度、更高于鍺半導體器件工作溫度的450℃下正常工作；其pn結的反向電壓高，反向飽和電流低，適用于制作大功率半導體器件；能夠引入深能級的雜質，制成體電阻率比鍺和硅高出三個數量級以上的集成電路襯底。
砷化鎵的電子遷移率高，約為硅中電子遷移率的7倍，適用于制作高速場效應晶體管，能滿足信息處理的高速化、高頻化需求。
砷化鎵的電子有效質量小，不到硅或鍺中有效電子質量的三分之一，從而降低了雜質電離能，在極低的溫度下仍然可以電離，極大地降低了砷化鎵半導體器件的工作濕度，減小了器件的噪聲。
砷化鎵的光電轉換效率高，可以制作成半導體激光器和紅外光電器件。圖6.2是中國科學院半導體所所辦公司推出的多層異質結AIGaAs／GaAs結構的半導體脈沖大功率激光器，它具有尺寸小、密度高、效率高、高溫特性好、輸出功率大的特點，可用于激光引信、激光制導、激光報警、光電控制、激光測距儀、夜視儀等領域。圖6.3是帶有光學準直的大功率激光二極管。
第六屆珠海航空展覽上我國公開展出了使用激光引信引爆的屬于前衛家族的兩款新式便攜式防空導彈。
示出的博士能PROSPORT450型激光測距儀是多種激光測距儀中的一種。這類激光測距儀即使在雨天也可以進行精確測量，應用于電力部門、消防系統、建筑施工勘察設計、網絡規劃、測繪與野生動物調查等領域。圖6.15是使用了激光測距儀的坦克。圖6.16是在2005年巴黎航展上展出的“幻影”Fl戰機，其機頭下的窗口是為其投擲炸彈進行激光測距的窗口。
圖是一種可用于公安、國防、工業及民用的通用型夜視儀。圖是美軍的AN/PVS-5A型單兵夜視眼鏡。圖6.19是中國軍隊配置的WG89-200型頭盔式微光夜視儀，可用于夜間車輛駕駛、觀測、偵查、夜間巡邏、單兵武器瞄準與發射。
圖是HONEYWELI,CONTROLSYSTEMS公司生產的一種砷化鎵寬波束紅外發射器的照片，GaAs和GaAIAs紅外發射器與硅光電晶體管在光譜上相匹配，這兩種發射器具有較窄或較寬的光束角度，可在中或高輸出功率下使用。光電晶體管是高靈敏度器件，具有較窄或較寬的接收角度。每個器件均為氣密性優良的T046封裝。SE3455、SE3470和SD3443均有平面窗口，而其他器件則帶有圓玻璃透鏡，這些器件都可以根據用戶需要，分別制作成適合于溫度范圍寬、高功耗等苛刻應用環境、以及窄光束角度或者寬光束角度的結構形式。
砷化鎵半導體具有硅半導體和鍺半導體不存在的負阻效應。如圖6.21所示，當對砷化鎵半導體施加直流電壓時，從OV開始，電流隨著電壓的升高而線性地升高，這時其仍然服從歐姆定律，砷化鎵表現為一種具有歐姆性質的電阻材料；但是，當外加電場的強度超過3kV/cm以后，流過砷化鎵半導體材料的電流，隨著電壓的升高，反而減小，這時候歐姆定
律不再適用，砷化鎵也不再表現為一種具有歐姆性質的電阻材料性質，這就是所謂的負阻效應。3kV/cm的電場強度稱為砷化鎵負阻效應的閾值。利用這種負阻效應，可以將砷化鎵制作成微波固體振蕩器。圖6.22顯示的微波振蕩器就是在采用砷化鎵器件后，其振蕩頻率可以達到20GHz或者更高。
砷化鎵還可以用于制作微波集成電路、模擬集成電路、數字集成電路以及換能器件等，這時候的砷化鎵經常選擇碲(Te)、硒(Se)、硫(S)、硅(Si)、錫(Sn)、鍺(Ge)等元素作為它的n型摻雜劑，選擇鎘(Cd)、鋅(Zn)等元素作為它的p型摻雜劑。
有時候也將砷化鎵作為鎵砷磷(GaAll。P)、鎵鋁砷（Gai，Al。As）、銦鎵磷(Ini，Ga，P)、硒化鋅(ZnSe)等半導體材料的襯底材料。
（責任編輯：00951）
