2.1.1 元素半导体

有关半导体材料的研究始于19世纪初[2]，至今许多半导体都已被研究过。多种元素在周期表中的位置如图2.2所示。半导体材料性质与物质结构关系密切。处于ⅢA族的有硼，其熔点高（2300℃）、制备单晶困难，且其载流子迁移率很低。对它研究的不多，未获实际应用。ⅣA族中第一个是碳，其同素异形体之一的金刚石具有优良的半导体性质，但制备单晶困难，是目前研究的重点；石墨是碳的另一个同素异形体，系层状结构，难以获得单晶，故作为半导体材料未获得应用。新近引起普遍关注的C60晶体是继金刚石和石墨之后的第三种全碳组分晶体，具有半导体性质，因而也可以说是一种元素半导体，只不过其晶体结构远比一般元素半导体的晶体结构复杂[3]。

图2.2 元素半导体在周期表中的位置

在20世纪50年代，锗曾经是最主要的半导体材料。但自60年代以来，硅已取代锗成为半导体制造的主要材料。现今使用硅的主要原因是硅器件在室温下的较佳特性，以及高品质硅氧化层可由热生长的方式产生的工艺优势。另外，从经济上考虑，硅材料远比其他材料价格低廉。硅的含量占地表的27%，主要分布在二氧化硅及硅酸盐中。到目前为止，硅是周期表中研究最多且技术最成熟的半导体元素。

硫的电阻率很高，它具有明显的光电导性质。

硒的半导体性质发现得很早，可用来制作整流器、光电导器件等。

碲的半导体性质已有较多的研究，但因尚未找到n型掺杂剂等原因，未得到应用。