Płytki germanowesą używane w optyce podczerwieni, detektorach promieniowania, ogniwach słonecznych o wysokiej wydajności, urządzeniach fotonicznych i specjalistycznych strukturach półprzewodnikowych. Chociaż german typu p i typu n mają tę samą podstawową strukturę krystaliczną, ich parametry elektryczne i optyczne mogą się znacznie różnić.
Wybór odpowiedniego typu przewodnictwa wymaga więcej niż określenia „typ p” lub „typ n”. Gatunek domieszki, koncentracja nośników, rezystywność, ruchliwość, orientacja krystaliczna, wykończenie powierzchni i temperatura pracy muszą być dopasowane do zastosowania.
Niniejszy przewodnik wyjaśnia główne różnice między płytkami germanowymi typu p i typu n oraz stanowi praktyczne ramy doboru materiału.
Czysty german jest półprzewodnikiem pierwiastkowym o strukturze krystalicznej typu diamentowego. W temperaturze pokojowej termicznie generowane elektrony i dziury przyczyniają się do jego przewodnictwa wewnętrznego.
Kontrolowane ilości domieszek są wprowadzane podczas wzrostu kryształu lub produkcji urządzenia w celu zmiany dominującego typu nośnika.
Typ przewodnictwa jest określany przez równowagę między aktywnymi elektrycznie donorami i akceptorami – nie tylko przez obecność jednej domieszki.
Jeśli koncentracja donorów przekracza koncentrację akceptorów, materiał zachowuje się jak typ n. Jeśli koncentracja akceptorów jest wyższa, zachowuje się jak typ p. Ta zależność jest znana jako kompensacja.
German typu p jest powszechnie produkowany przy użyciu pierwiastków akceptorowych z Grupy III.
Typowe domieszki akceptorowe obejmują:
Te domieszki mają o jeden elektron walencyjny mniej niż german. Po włączeniu do sieci tworzą stany akceptorowe i zwiększają koncentrację dziur.
Gal jest często używany w kryształach germanu masowego, ponieważ jego segregacja i zachowanie elektryczne mogą być kontrolowane podczas wzrostu kryształu. Bor może być również używany, szczególnie w przetwarzaniu półprzewodników i tworzeniu złącz.
German typu n powszechnie wykorzystuje pierwiastki donorowe z Grupy V.
Typowe domieszki donorowe obejmują:
Pierwiastki te mają o jeden elektron walencyjny więcej niż german i dostarczają elektrony do systemu przewodnictwa.
Osiągnięcie bardzo wysokiego domieszkowania typu n w germanie może być trudniejsze niż produkcja porównywalnego materiału typu p. Dyfuzja donorów, aktywacja i rozpuszczalność muszą być starannie kontrolowane podczas przetwarzania urządzenia. Badania nad domieszkowaniem germanu identyfikują nadmierną dyfuzję domieszek typu n jako ważne wyzwanie przy tworzeniu ostro zdefiniowanych obszarów domieszkowanych. Przegląd dyfuzji i aktywacji domieszek w germanie
| Właściwość | German typu p | German typu n |
|---|---|---|
| Nośnik większościowy | Dziury | Elektrony |
| Typowe domieszki | B, Ga, In | P, As, Sb |
| Maksymalna ruchliwość przy niskim polu | Niższa niż elektrony | Wyższa niż dziury |
| Typowa rola elektroniczna | Materiał bazowy, warstwy typu p, struktury detektorów | Podłoża przewodzące elektrony i obszary złącz typu n |
| Przydatność optyczna IR | Zależy od rezystywności i absorpcji swobodnych nośników | Zależy od rezystywności i absorpcji swobodnych nośników |
| Kluczowa kwestia kontroli | Koncentracja akceptorów i kompensacja | Aktywacja donorów, dyfuzja i kompensacja |
Wartości potrzebne dla konkretnej płytki powinny być określone przez pomiar, a nie tylko wywnioskowane z nazwy domieszki.
Rezystywność jest jednym z najważniejszych parametrów zakupu płytek germanowych. Stanowi pośrednią wskazówkę dotyczącą aktywnej elektrycznie koncentracji nośników i ruchliwości.
Dla materiału zdominowanego przez jeden typ nośnika, rezystywność można przybliżyć jako:
ρ=1qnμn\rho = \frac{1}{q n \mu_n}dla materiału typu n, lub:
ρ=1qpμp\rho = \frac{1}{q p \mu_p}dla materiału typu p, gdzie:
Ta zależność pokazuje, dlaczego ta sama rezystywność niekoniecznie odpowiada tej samej koncentracji domieszki w germanie typu p i typu n. Elektrony i dziury mają różne ruchliwości.
Płytki o niskiej rezystywności zawierają stosunkowo wysoką koncentrację aktywnych elektrycznie nośników. Mogą być wybierane, gdy:
Jednak zwiększona koncentracja swobodnych nośników może zwiększyć absorpcję w podczerwieni. Płytka o niskiej rezystywności może zatem nie nadawać się do transmisyjnego elementu optycznego w podczerwieni.
Materiał o wysokiej rezystywności zawiera mniej swobodnych nośników i może oferować niższą absorpcję swobodnych nośników. Może być korzystny dla:
Sama wysoka wartość rezystywności nie gwarantuje wydajności klasy detektorowej lub optycznej. Ważne są również wady kryształu, zanieczyszczenia resztkowe, czas życia nośników i jednorodność przestrzenna.
German znany jest z wysokiej ruchliwości nośników. W temperaturze pokojowej maksymalna ruchliwość elektronów przy niskim polu w lekko domieszkowanym germanie może wynosić około:
Te wartości referencyjne maleją wraz ze wzrostem koncentracji domieszkowania, ponieważ zwiększone rozpraszanie przez domieszki ogranicza ruch nośników. Ruchliwość również silnie zmienia się wraz z temperaturą. Dane dotyczące właściwości elektrycznych germanu Instytutu Ioffe
Ponieważ elektrony generalnie poruszają się łatwiej przez sieć germanu niż dziury, materiał typu n może zapewnić wyższe przewodnictwo niż materiał typu p przy tej samej koncentracji nośników.
Jednak wybór płytki nie powinien opierać się wyłącznie na maksymalnych wartościach ruchliwości. Rzeczywista ruchliwość zależy od:
Dla płytek klasy urządzeń, pomiary efektu Halla są powszechnie stosowane do określenia typu przewodnictwa, koncentracji nośników i ruchliwości.
German jest szeroko stosowany w optyce podczerwieni ze względu na jego szerokie pasmo transmisji w średnim i dalekim zakresie podczerwieni, wysoki współczynnik załamania światła i dobre właściwości mechaniczne.
Typowe elementy optyczne z germanu są używane w przybliżeniu w zakresie 2–14 μm, chociaż praktyczny zakres transmisji zależy od czystości materiału, grubości, temperatury, wykończenia powierzchni i konstrukcji powłoki.
German nie jest przezroczysty w widmie widzialnym. Gotowe okno germanowe zazwyczaj wygląda na ciemne lub metaliczne dla ludzkiego oka, jednocześnie przepuszczając wybrane długości fal podczerwonych.
Swobodne elektrony i dziury mogą absorbować promieniowanie podczerwone. Wraz ze wzrostem koncentracji nośników, absorpcja swobodnych nośników zazwyczaj staje się bardziej znacząca.
Poziom absorpcji zależy od:
Oznacza to, że płytki typu p i typu n o tej samej nominalnej rezystywności mogą nie mieć identycznej transmisji w podczerwieni.
Przegląd monokryształów germanu dla fotoniki zauważa, że domieszkowanie i temperatura pracy mogą znacząco wpływać na absorpcję w podczerwieni. German optyczny musi być zatem określany przy użyciu wymagań elektrycznych i optycznych. Monokryształy germanu dla fotoniki
Elementy optyczne w podczerwieni często wykorzystują german o kontrolowanej rezystywności w celu ograniczenia absorpcji swobodnych nośników. Jednak żaden pojedynczy zakres rezystywności nie jest uniwersalnie poprawny dla każdego systemu optycznego.
Wymagana wartość zależy od:
W przypadku wymagających zastosowań, kupujący powinien określić krzywą transmisji lub współczynnik absorpcji zamiast polegać tylko na minimalnej wartości rezystywności.
German typu p jest powszechnie rozważany do okien, soczewek i innych elementów transmisyjnych w podczerwieni. Odpowiednio kontrolowany materiał typu p może zapewnić odpowiednią wydajność w podczerwieni, zwłaszcza gdy koncentracja nośników jest utrzymywana w wymaganym zakresie.
Potencjalne zalety obejmują:
Niemniej jednak, nadmierna koncentracja akceptorów zwiększa absorpcję swobodnych dziur. Należy wybrać odpowiednią rezystywność dla długości ścieżki optycznej i pasma fal.
German typu n może być również stosowany w zastosowaniach podczerwonych, ale absorpcja swobodnych elektronów musi być starannie oceniona. Ponieważ elektrony mają wyższą ruchliwość niż dziury, zależność między rezystywnością, gęstością nośników i absorpcją optyczną różni się od materiału typu p.
Materiał typu n może być wybrany, gdy:
W przypadku czysto transmisyjnej optyki, typ przewodnictwa powinien być traktowany jako część specyfikacji materiału optycznego, a nie zakładany jako zamienny.
German historycznie odgrywał ważną rolę w detekcji podczerwieni i promieniowania. Jego stosunkowo mała przerwa energetyczna i wysoka ruchliwość nośników wspierają efektywne generowanie i zbieranie ładunku.
Zastosowania detektorów obejmują:
Detektory germanowe o wysokiej czystości wymagają koncentracji zanieczyszczeń znacznie poniżej tych stosowanych w zwykłych płytkach elektronicznych. Materiał klasy detektorowej musi mieć doskonałą jednorodność masową, długi czas życia nośników i ściśle kontrolowane aktywne elektrycznie wady.
W tych zastosowaniach terminy „typ p” i „typ n” mogą opisywać przewodnictwo netto po tym, jak bardzo małe koncentracje donorów i akceptorów się skompensują.
Płytki germanowe są szeroko stosowane jako podłoża dla wysokowydajnych wielozłączowych ogniw słonecznych III-V. Podłoże germanowe zapewnia wsparcie mechaniczne i może również funkcjonować jako dolne złącze fotowoltaiczne.
Ważne parametry obejmują:
Podłoża germanowe typu p są często używane w strukturach wielozłączowych ogniw słonecznych, ale dokładna specyfikacja zależy od projektu epitaksjalnego i konfiguracji złącza.
German jest kompatybilny z szeregiem krzemowych technologii fotonicznych i elektronicznych. Zastosowania obejmują:
Wysoka ruchliwość elektronów i dziur w germanie może wspierać szybki transport nośników. Jego odpowiedź optyczna w bliskiej podczerwieni sprawia również, że jest przydatny do detekcji fotonów w pobliżu długości fal telekomunikacyjnych.
W tych zastosowaniach domieszkowanie musi być zoptymalizowane wraz z projektem złącza, naprężeniem, grubością warstwy i rezystancją kontaktu.
Typ przewodnictwa to tylko jedna część specyfikacji płytki germanowej.
Płytki germanowe są często dostarczane w:
Odpowiednia orientacja zależy od procesu epitaksjalnego, projektu urządzenia, zachowania podczas łupania oraz wymagań optycznych lub mechanicznych.
Dostępne stany powierzchni mogą obejmować:
W przypadku wzrostu epitaksjalnego i przetwarzania półprzewodników, chropowatość powierzchni, uszkodzenia podpowierzchniowe, czystość i stan tlenku rodzimego wymagają starannej kontroli.
Płytki optyczne do podczerwieni mogą używać różnych specyfikacji powierzchni w zależności od tego, czy zostaną przetworzone na soczewki, okna, filtry czy elementy optyczne pokryte powłoką.
Kompletne zapytanie ofertowe powinno zawierać następujące informacje.
| Zastosowanie | Typowy priorytet wyboru |
|---|---|
| Okno lub soczewka w podczerwieni | Transmisja, absorpcja, rezystywność, grubość i powłoka |
| Fotodetektor | Typ przewodnictwa, koncentracja nośników, czas życia i jakość powierzchni |
| Detektor promieniowania | Ultra-wysoka czystość, kompensacja, wady kryształu i prąd upływu |
| Wielozłączowa ogniwo słoneczne | Specyfikacja typu p, orientacja, odchylenie i wykończenie gotowe do epitaksji |
| Urządzenie elektroniczne | Gatunek domieszki, rezystywność, ruchliwość i zachowanie kontaktu |
| Urządzenie fotoniczne | Absorpcja optyczna, profil domieszkowania, jakość powierzchni i proces integracji |
| Podłoże badawcze | Orientacja, typ przewodnictwa, rezystywność i tolerancja wymiarowa |
Typ przewodnictwa nie definiuje rezystywności, koncentracji nośników ani ruchliwości. Te wartości powinny być wymienione osobno.
German typu p i typu n mogą mieć różną absorpcję swobodnych nośników, ponieważ elektrony i dziury mają różne ruchliwości i odpowiedzi optyczne.
Nie każdy atom domieszki dostarcza aktywny nośnik. Należy wziąć pod uwagę kompensację i aktywację.
Koncentracja nośników, ruchliwość, współczynnik załamania światła i absorpcja w podczerwieni zmieniają się wraz z temperaturą. Jest to szczególnie ważne w systemach termowizyjnych o wysokiej temperaturze i detektorach kriogenicznych.
Pusta optyczna i płytka półprzewodnikowa gotowa do epitaksji mogą wymagać bardzo różnego przygotowania powierzchni, czystości i standardów inspekcji.
Główna różnica między płytkami germanowymi typu p i typu n polega na dominującym nośniku ładunku: dziury w materiale typu p i elektrony w materiale typu n. To rozróżnienie wpływa na rezystywność, ruchliwość, zachowanie kontaktu i absorpcję w podczerwieni.
German typu p powszechnie wykorzystuje akceptory boru, galu lub indu, podczas gdy german typu n wykorzystuje donory fosforu, arsenu lub antymonu. Ponieważ ruchliwość elektronów jest generalnie wyższa niż ruchliwość dziur, typ przewodnictwa należy wziąć pod uwagę przy przeliczaniu rezystywności na koncentrację nośników i wydajność urządzenia.
W zastosowaniach podczerwonych ani typ p, ani typ n nie jest automatycznie lepszy. Właściwy wybór zależy od długości fali, docelowej transmisji, grubości płytki, temperatury pracy i dopuszczalnej absorpcji swobodnych nośników. Niezawodna specyfikacja powinna zatem łączyć typ przewodnictwa z wymaganiami dotyczącymi domieszki, rezystywności, transmisji optycznej, orientacji, geometrii i jakości powierzchni.
Płytki germanowesą używane w optyce podczerwieni, detektorach promieniowania, ogniwach słonecznych o wysokiej wydajności, urządzeniach fotonicznych i specjalistycznych strukturach półprzewodnikowych. Chociaż german typu p i typu n mają tę samą podstawową strukturę krystaliczną, ich parametry elektryczne i optyczne mogą się znacznie różnić.
Wybór odpowiedniego typu przewodnictwa wymaga więcej niż określenia „typ p” lub „typ n”. Gatunek domieszki, koncentracja nośników, rezystywność, ruchliwość, orientacja krystaliczna, wykończenie powierzchni i temperatura pracy muszą być dopasowane do zastosowania.
Niniejszy przewodnik wyjaśnia główne różnice między płytkami germanowymi typu p i typu n oraz stanowi praktyczne ramy doboru materiału.
Czysty german jest półprzewodnikiem pierwiastkowym o strukturze krystalicznej typu diamentowego. W temperaturze pokojowej termicznie generowane elektrony i dziury przyczyniają się do jego przewodnictwa wewnętrznego.
Kontrolowane ilości domieszek są wprowadzane podczas wzrostu kryształu lub produkcji urządzenia w celu zmiany dominującego typu nośnika.
Typ przewodnictwa jest określany przez równowagę między aktywnymi elektrycznie donorami i akceptorami – nie tylko przez obecność jednej domieszki.
Jeśli koncentracja donorów przekracza koncentrację akceptorów, materiał zachowuje się jak typ n. Jeśli koncentracja akceptorów jest wyższa, zachowuje się jak typ p. Ta zależność jest znana jako kompensacja.
German typu p jest powszechnie produkowany przy użyciu pierwiastków akceptorowych z Grupy III.
Typowe domieszki akceptorowe obejmują:
Te domieszki mają o jeden elektron walencyjny mniej niż german. Po włączeniu do sieci tworzą stany akceptorowe i zwiększają koncentrację dziur.
Gal jest często używany w kryształach germanu masowego, ponieważ jego segregacja i zachowanie elektryczne mogą być kontrolowane podczas wzrostu kryształu. Bor może być również używany, szczególnie w przetwarzaniu półprzewodników i tworzeniu złącz.
German typu n powszechnie wykorzystuje pierwiastki donorowe z Grupy V.
Typowe domieszki donorowe obejmują:
Pierwiastki te mają o jeden elektron walencyjny więcej niż german i dostarczają elektrony do systemu przewodnictwa.
Osiągnięcie bardzo wysokiego domieszkowania typu n w germanie może być trudniejsze niż produkcja porównywalnego materiału typu p. Dyfuzja donorów, aktywacja i rozpuszczalność muszą być starannie kontrolowane podczas przetwarzania urządzenia. Badania nad domieszkowaniem germanu identyfikują nadmierną dyfuzję domieszek typu n jako ważne wyzwanie przy tworzeniu ostro zdefiniowanych obszarów domieszkowanych. Przegląd dyfuzji i aktywacji domieszek w germanie
| Właściwość | German typu p | German typu n |
|---|---|---|
| Nośnik większościowy | Dziury | Elektrony |
| Typowe domieszki | B, Ga, In | P, As, Sb |
| Maksymalna ruchliwość przy niskim polu | Niższa niż elektrony | Wyższa niż dziury |
| Typowa rola elektroniczna | Materiał bazowy, warstwy typu p, struktury detektorów | Podłoża przewodzące elektrony i obszary złącz typu n |
| Przydatność optyczna IR | Zależy od rezystywności i absorpcji swobodnych nośników | Zależy od rezystywności i absorpcji swobodnych nośników |
| Kluczowa kwestia kontroli | Koncentracja akceptorów i kompensacja | Aktywacja donorów, dyfuzja i kompensacja |
Wartości potrzebne dla konkretnej płytki powinny być określone przez pomiar, a nie tylko wywnioskowane z nazwy domieszki.
Rezystywność jest jednym z najważniejszych parametrów zakupu płytek germanowych. Stanowi pośrednią wskazówkę dotyczącą aktywnej elektrycznie koncentracji nośników i ruchliwości.
Dla materiału zdominowanego przez jeden typ nośnika, rezystywność można przybliżyć jako:
ρ=1qnμn\rho = \frac{1}{q n \mu_n}dla materiału typu n, lub:
ρ=1qpμp\rho = \frac{1}{q p \mu_p}dla materiału typu p, gdzie:
Ta zależność pokazuje, dlaczego ta sama rezystywność niekoniecznie odpowiada tej samej koncentracji domieszki w germanie typu p i typu n. Elektrony i dziury mają różne ruchliwości.
Płytki o niskiej rezystywności zawierają stosunkowo wysoką koncentrację aktywnych elektrycznie nośników. Mogą być wybierane, gdy:
Jednak zwiększona koncentracja swobodnych nośników może zwiększyć absorpcję w podczerwieni. Płytka o niskiej rezystywności może zatem nie nadawać się do transmisyjnego elementu optycznego w podczerwieni.
Materiał o wysokiej rezystywności zawiera mniej swobodnych nośników i może oferować niższą absorpcję swobodnych nośników. Może być korzystny dla:
Sama wysoka wartość rezystywności nie gwarantuje wydajności klasy detektorowej lub optycznej. Ważne są również wady kryształu, zanieczyszczenia resztkowe, czas życia nośników i jednorodność przestrzenna.
German znany jest z wysokiej ruchliwości nośników. W temperaturze pokojowej maksymalna ruchliwość elektronów przy niskim polu w lekko domieszkowanym germanie może wynosić około:
Te wartości referencyjne maleją wraz ze wzrostem koncentracji domieszkowania, ponieważ zwiększone rozpraszanie przez domieszki ogranicza ruch nośników. Ruchliwość również silnie zmienia się wraz z temperaturą. Dane dotyczące właściwości elektrycznych germanu Instytutu Ioffe
Ponieważ elektrony generalnie poruszają się łatwiej przez sieć germanu niż dziury, materiał typu n może zapewnić wyższe przewodnictwo niż materiał typu p przy tej samej koncentracji nośników.
Jednak wybór płytki nie powinien opierać się wyłącznie na maksymalnych wartościach ruchliwości. Rzeczywista ruchliwość zależy od:
Dla płytek klasy urządzeń, pomiary efektu Halla są powszechnie stosowane do określenia typu przewodnictwa, koncentracji nośników i ruchliwości.
German jest szeroko stosowany w optyce podczerwieni ze względu na jego szerokie pasmo transmisji w średnim i dalekim zakresie podczerwieni, wysoki współczynnik załamania światła i dobre właściwości mechaniczne.
Typowe elementy optyczne z germanu są używane w przybliżeniu w zakresie 2–14 μm, chociaż praktyczny zakres transmisji zależy od czystości materiału, grubości, temperatury, wykończenia powierzchni i konstrukcji powłoki.
German nie jest przezroczysty w widmie widzialnym. Gotowe okno germanowe zazwyczaj wygląda na ciemne lub metaliczne dla ludzkiego oka, jednocześnie przepuszczając wybrane długości fal podczerwonych.
Swobodne elektrony i dziury mogą absorbować promieniowanie podczerwone. Wraz ze wzrostem koncentracji nośników, absorpcja swobodnych nośników zazwyczaj staje się bardziej znacząca.
Poziom absorpcji zależy od:
Oznacza to, że płytki typu p i typu n o tej samej nominalnej rezystywności mogą nie mieć identycznej transmisji w podczerwieni.
Przegląd monokryształów germanu dla fotoniki zauważa, że domieszkowanie i temperatura pracy mogą znacząco wpływać na absorpcję w podczerwieni. German optyczny musi być zatem określany przy użyciu wymagań elektrycznych i optycznych. Monokryształy germanu dla fotoniki
Elementy optyczne w podczerwieni często wykorzystują german o kontrolowanej rezystywności w celu ograniczenia absorpcji swobodnych nośników. Jednak żaden pojedynczy zakres rezystywności nie jest uniwersalnie poprawny dla każdego systemu optycznego.
Wymagana wartość zależy od:
W przypadku wymagających zastosowań, kupujący powinien określić krzywą transmisji lub współczynnik absorpcji zamiast polegać tylko na minimalnej wartości rezystywności.
German typu p jest powszechnie rozważany do okien, soczewek i innych elementów transmisyjnych w podczerwieni. Odpowiednio kontrolowany materiał typu p może zapewnić odpowiednią wydajność w podczerwieni, zwłaszcza gdy koncentracja nośników jest utrzymywana w wymaganym zakresie.
Potencjalne zalety obejmują:
Niemniej jednak, nadmierna koncentracja akceptorów zwiększa absorpcję swobodnych dziur. Należy wybrać odpowiednią rezystywność dla długości ścieżki optycznej i pasma fal.
German typu n może być również stosowany w zastosowaniach podczerwonych, ale absorpcja swobodnych elektronów musi być starannie oceniona. Ponieważ elektrony mają wyższą ruchliwość niż dziury, zależność między rezystywnością, gęstością nośników i absorpcją optyczną różni się od materiału typu p.
Materiał typu n może być wybrany, gdy:
W przypadku czysto transmisyjnej optyki, typ przewodnictwa powinien być traktowany jako część specyfikacji materiału optycznego, a nie zakładany jako zamienny.
German historycznie odgrywał ważną rolę w detekcji podczerwieni i promieniowania. Jego stosunkowo mała przerwa energetyczna i wysoka ruchliwość nośników wspierają efektywne generowanie i zbieranie ładunku.
Zastosowania detektorów obejmują:
Detektory germanowe o wysokiej czystości wymagają koncentracji zanieczyszczeń znacznie poniżej tych stosowanych w zwykłych płytkach elektronicznych. Materiał klasy detektorowej musi mieć doskonałą jednorodność masową, długi czas życia nośników i ściśle kontrolowane aktywne elektrycznie wady.
W tych zastosowaniach terminy „typ p” i „typ n” mogą opisywać przewodnictwo netto po tym, jak bardzo małe koncentracje donorów i akceptorów się skompensują.
Płytki germanowe są szeroko stosowane jako podłoża dla wysokowydajnych wielozłączowych ogniw słonecznych III-V. Podłoże germanowe zapewnia wsparcie mechaniczne i może również funkcjonować jako dolne złącze fotowoltaiczne.
Ważne parametry obejmują:
Podłoża germanowe typu p są często używane w strukturach wielozłączowych ogniw słonecznych, ale dokładna specyfikacja zależy od projektu epitaksjalnego i konfiguracji złącza.
German jest kompatybilny z szeregiem krzemowych technologii fotonicznych i elektronicznych. Zastosowania obejmują:
Wysoka ruchliwość elektronów i dziur w germanie może wspierać szybki transport nośników. Jego odpowiedź optyczna w bliskiej podczerwieni sprawia również, że jest przydatny do detekcji fotonów w pobliżu długości fal telekomunikacyjnych.
W tych zastosowaniach domieszkowanie musi być zoptymalizowane wraz z projektem złącza, naprężeniem, grubością warstwy i rezystancją kontaktu.
Typ przewodnictwa to tylko jedna część specyfikacji płytki germanowej.
Płytki germanowe są często dostarczane w:
Odpowiednia orientacja zależy od procesu epitaksjalnego, projektu urządzenia, zachowania podczas łupania oraz wymagań optycznych lub mechanicznych.
Dostępne stany powierzchni mogą obejmować:
W przypadku wzrostu epitaksjalnego i przetwarzania półprzewodników, chropowatość powierzchni, uszkodzenia podpowierzchniowe, czystość i stan tlenku rodzimego wymagają starannej kontroli.
Płytki optyczne do podczerwieni mogą używać różnych specyfikacji powierzchni w zależności od tego, czy zostaną przetworzone na soczewki, okna, filtry czy elementy optyczne pokryte powłoką.
Kompletne zapytanie ofertowe powinno zawierać następujące informacje.
| Zastosowanie | Typowy priorytet wyboru |
|---|---|
| Okno lub soczewka w podczerwieni | Transmisja, absorpcja, rezystywność, grubość i powłoka |
| Fotodetektor | Typ przewodnictwa, koncentracja nośników, czas życia i jakość powierzchni |
| Detektor promieniowania | Ultra-wysoka czystość, kompensacja, wady kryształu i prąd upływu |
| Wielozłączowa ogniwo słoneczne | Specyfikacja typu p, orientacja, odchylenie i wykończenie gotowe do epitaksji |
| Urządzenie elektroniczne | Gatunek domieszki, rezystywność, ruchliwość i zachowanie kontaktu |
| Urządzenie fotoniczne | Absorpcja optyczna, profil domieszkowania, jakość powierzchni i proces integracji |
| Podłoże badawcze | Orientacja, typ przewodnictwa, rezystywność i tolerancja wymiarowa |
Typ przewodnictwa nie definiuje rezystywności, koncentracji nośników ani ruchliwości. Te wartości powinny być wymienione osobno.
German typu p i typu n mogą mieć różną absorpcję swobodnych nośników, ponieważ elektrony i dziury mają różne ruchliwości i odpowiedzi optyczne.
Nie każdy atom domieszki dostarcza aktywny nośnik. Należy wziąć pod uwagę kompensację i aktywację.
Koncentracja nośników, ruchliwość, współczynnik załamania światła i absorpcja w podczerwieni zmieniają się wraz z temperaturą. Jest to szczególnie ważne w systemach termowizyjnych o wysokiej temperaturze i detektorach kriogenicznych.
Pusta optyczna i płytka półprzewodnikowa gotowa do epitaksji mogą wymagać bardzo różnego przygotowania powierzchni, czystości i standardów inspekcji.
Główna różnica między płytkami germanowymi typu p i typu n polega na dominującym nośniku ładunku: dziury w materiale typu p i elektrony w materiale typu n. To rozróżnienie wpływa na rezystywność, ruchliwość, zachowanie kontaktu i absorpcję w podczerwieni.
German typu p powszechnie wykorzystuje akceptory boru, galu lub indu, podczas gdy german typu n wykorzystuje donory fosforu, arsenu lub antymonu. Ponieważ ruchliwość elektronów jest generalnie wyższa niż ruchliwość dziur, typ przewodnictwa należy wziąć pod uwagę przy przeliczaniu rezystywności na koncentrację nośników i wydajność urządzenia.
W zastosowaniach podczerwonych ani typ p, ani typ n nie jest automatycznie lepszy. Właściwy wybór zależy od długości fali, docelowej transmisji, grubości płytki, temperatury pracy i dopuszczalnej absorpcji swobodnych nośników. Niezawodna specyfikacja powinna zatem łączyć typ przewodnictwa z wymaganiami dotyczącymi domieszki, rezystywności, transmisji optycznej, orientacji, geometrii i jakości powierzchni.
english
français
Deutsch
Italiano
Русский
Español
português
Nederlandse
ελληνικά
日本語
한국
العربية
Türkçe
polski