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非晶硅半导体材料的发展与应用

来源:https://www.xiutupi.com 发布时间:2021-10-12热度:

大家很熟悉玻璃和水晶,它们是由相同的物质——二氧化硅构成的,但是它们具有截然不同的特性,这是因为水晶是晶体,而玻璃是非晶体。
同样,我们所讲的半导体材料一般都是指晶体材料。

那么,非晶半导体材料是否也有实用价值呢?事实上,非晶态半导体材料不仅具有制作成本低、容易获得大尺寸材料等优点,而且有许多特殊的物理化学特性,在很多方面已获得应用。
从材料结构来讲,晶体材料是长程有序,而非晶态固体中却不存在较大范围的周期性原子排列。
但是非晶体通常与同质晶体原子的配位数相同,不同的是键长和键角略有改变。
换句话说,非晶体中不存在原子排列的周期性和对称性,短程有序而长程无序。
对于晶态物质,根据晶体结构周期性的特征,只要知道晶体中任何一个原子及其周围的情况,就可以推知其他位置的情况,但非晶态物质失去了这种特征。

非晶硅半导体材料是一类重要的半导体材料,其研究开发始于20世纪70年代。
非晶硅实用化的一个重大突破是大平面液晶显示器(LcD)的诞生与发展。
20世纪80年代,非晶硅应用有了许多新的进展,最早发展的是非晶硅太阳电池,其转换效率可达19.1%,这显示出非晶硅材料作为太阳电池材料的巨大潜力。

非晶硅又是制造大面积感光器件的优良材料。
自20世纪80年代后期,用非晶硅制作的静电复印机的感光鼓进入实用化阶段。
由于非晶硅具有优异的光电变换特性、耐热性强、机械强度高,它已成为代替传统硒鼓的理想材料。
用非晶硅制备的感光鼓灵敏度高、噪声低、寿命长,还适用于激光打印机和传真机。

此外,可使用非晶硅制备集成变色器,是理想的机器人的眼睛用非晶硅制造的彩色显像管,具有灵敏度高(可在很低照明度下得到明亮的图像)、分辨率高和稳定性好等特点,用其制造图像传感器反应速度快、图像清晰。

非晶硅还能制成气体敏感器件、定位传感器、机器人手接触传感器和微波功率传感等器件。
用非晶硅制作发光器件和光盘的潜力也逐渐引起人们的注意。
总之,硅系非晶半导体材料在太阳能电池、发光器件、场效应器件、敏感元器件、电子开关与光盘、静电复印、光电子印刷中的光敏器件和摄像管等方面都有应用,目前国际市场需求量相当大。
几乎所有的半导体材料都可制备成非晶材料,随着研究的不断深入,会有更多的非晶半导体材料获得广泛应用。


非晶硅半导体材料的发展与应用第1张图

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