Liste des matériaux semi-conducteurs - List of semiconductor materials

Les matériaux semi-conducteurs sont nominalement des isolants à faible bande interdite . La propriété déterminante d'un matériau semi - conducteur est qu'il peut être compromis en le dopant avec des impuretés qui modifient ses propriétés électroniques de manière contrôlable. En raison de leur application dans l' industrie informatique et photovoltaïque , dans des dispositifs tels que les transistors , les lasers et les cellules solaires, la recherche de nouveaux matériaux semi-conducteurs et l'amélioration des matériaux existants est un domaine d'étude important en science des matériaux .

Les matériaux semi-conducteurs les plus couramment utilisés sont les solides inorganiques cristallins . Ces matériaux sont classés selon les groupes du tableau périodique de leurs atomes constitutifs .

Différents matériaux semi-conducteurs diffèrent par leurs propriétés. Ainsi, par rapport au silicium , les semi - conducteurs composés présentent à la fois des avantages et des inconvénients. Par exemple, l'arséniure de gallium (GaAs) a une mobilité électronique six fois plus élevée que le silicium, ce qui permet un fonctionnement plus rapide ; bande interdite plus large , qui permet le fonctionnement des dispositifs d'alimentation à des températures plus élevées et réduit le bruit thermique aux dispositifs de faible puissance à température ambiante ; sa bande interdite directe lui confère des propriétés optoélectroniques plus favorables que la bande interdite indirecte du silicium ; il peut être allié à des compositions ternaires et quaternaires, à largeur de bande interdite réglable, permettant une émission lumineuse à des longueurs d'onde choisies, ce qui permet de s'adapter aux longueurs d'onde les plus efficacement transmises à travers les fibres optiques. GaAs peut également être cultivé sous une forme semi-isolante, qui convient comme substrat isolant à correspondance de réseau pour les dispositifs GaAs. À l'inverse, le silicium est robuste, bon marché et facile à traiter, tandis que GaAs est fragile et coûteux, et les couches isolantes ne peuvent pas être créées en faisant simplement croître une couche d'oxyde ; GaAs n'est donc utilisé que là où le silicium n'est pas suffisant.

En alliant plusieurs composés, certains matériaux semi-conducteurs sont accordables, par exemple en bande interdite ou en constante de réseau . Il en résulte des compositions ternaires, quaternaires, voire quinaires. Les compositions ternaires permettent d'ajuster la bande interdite dans la gamme des composés binaires impliqués ; cependant, en cas de combinaison de matériaux à bande interdite directe et indirecte, il existe un rapport où la bande interdite indirecte prévaut, limitant la plage utilisable pour l'optoélectronique ; Par exemple, les LED AlGaAs sont limitées à 660 nm. Les constantes de réseau des composés ont également tendance à être différentes, et le défaut d'appariement du réseau contre le substrat, dépendant du rapport de mélange, provoque des défauts en quantités dépendant de l'amplitude du défaut d'appariement ; cela influence le rapport des recombinaisons radiatives/non radiatives réalisables et détermine le rendement lumineux du dispositif. Les compositions quaternaires et supérieures permettent d'ajuster simultanément la bande interdite et la constante de réseau, permettant d'augmenter l'efficacité radiante à une plus large gamme de longueurs d'onde ; par exemple AlGaInP est utilisé pour les LED. Les matériaux transparents à la longueur d'onde de la lumière générée sont avantageux, car cela permet une extraction plus efficace des photons de la masse du matériau. C'est-à-dire que dans de tels matériaux transparents, la production de lumière n'est pas limitée à la seule surface. L'indice de réfraction dépend également de la composition et influence l'efficacité d'extraction des photons du matériau.

Types de matériaux semi-conducteurs

Semi-conducteurs composés

Un semi -conducteur composé est un composé semi -conducteur composé d' éléments chimiques d'au moins deux espèces différentes. Ces semi-conducteurs forment par exemple dans le tableau périodique des groupes 13-15 (anciens groupes III-V), par exemple des éléments du groupe Bore (ancien groupe III, bore , aluminium , gallium , indium ) et du groupe 15 (ancien groupe V, azote , phosphore , arsenic , antimoine , bismuth ). L'éventail des formules possibles est assez large car ces éléments peuvent former des alliages binaires (deux éléments, par exemple l' arséniure de gallium(III) (GaAs)), ternaires (trois éléments, par exemple l'arséniure de gallium d'indium (InGaAs)) et quaternaires (quatre éléments) tels comme alliage d' aluminium gallium indium phosphure (AlInGaP)) et d' indium arséniure antimoniure phosphure (InAsSbP). Les propriétés des semi-conducteurs composés III-V sont similaires à celles de leurs homologues du groupe IV. L'ionicité plus élevée dans ces composés, et en particulier dans le composé II-VI, tend à augmenter la bande interdite fondamentale par rapport aux composés moins ioniques.

Fabrication

L'épitaxie en phase vapeur organométallique (MOVPE) est la technologie de dépôt la plus populaire pour la formation de films minces semi-conducteurs composés pour les dispositifs. Il utilise des métaux - organiques ultrapurs et/ou des hydrures comme matériaux précurseurs dans un gaz ambiant tel que l' hydrogène .

D'autres techniques de choix incluent:

Tableau des matériaux semi-conducteurs

Grouper Élém. Matériel Formule Bande interdite ( eV ) Type d'espace La description
IV 1 diamant C 5.47 indirect Excellente conductivité thermique. Propriétés mécaniques et optiques supérieures. Facteur de qualité de résonateur nanomécanique extrêmement élevé .
IV 1 Silicium Si 1.12 indirect Utilisé dans les cellules solaires conventionnelles au silicium cristallin (c-Si) et sous sa forme amorphe en tant que silicium amorphe (a-Si) dans les cellules solaires à couche mince . Matériau semi-conducteur le plus courant dans le photovoltaïque ; domine le marché photovoltaïque mondial ; facile à fabriquer; bonnes propriétés électriques et mécaniques. Forme un oxyde thermique de haute qualité à des fins d'isolation. Matériau le plus couramment utilisé dans la fabrication de circuits intégrés .
IV 1 Germanium 0,67 indirect Utilisé dans les premières diodes de détection radar et les premiers transistors ; nécessite une pureté inférieure à celle du silicium. Substrat pour cellules photovoltaïques multijonctions à haut rendement . Constante de réseau très similaire à l'arséniure de gallium . Cristaux de haute pureté utilisés pour la spectroscopie gamma . Peut pousser des moustaches , ce qui nuit à la fiabilité de certains appareils.
IV 1 Étain gris , α -Sn Sn 0,00, 0,08 indirect Allotrope à basse température (réseau cubique en diamant).
IV 2 Carbure de silicium , 3C-SiC SiC 2.3 indirect utilisé pour les premières LED jaunes
IV 2 Carbure de silicium , 4H-SiC SiC 3.3 indirect
IV 2 Carbure de silicium , 6H-SiC SiC 3.0 indirect utilisé pour les premières LED bleues
VI 1 Soufre , α -S S 8 2.6
VI 1 Sélénium gris Se 1,74 indirect Utilisé dans les redresseurs au sélénium .
VI 1 Sélénium rouge Se 2.05 indirect
VI 1 Tellure Te 0,33
III-V 2 Nitrure de bore , cubique NE 6.36 indirect potentiellement utile pour les LED ultraviolettes
III-V 2 Nitrure de bore , hexagonal NE 5,96 quasi-direct potentiellement utile pour les LED ultraviolettes
III-V 2 Nanotube de nitrure de bore NE ~5.5
III-V 2 Phosphure de bore PA 2 indirect
III-V 2 Arséniure de bore BA 1,82 direct Conductivité thermique ultra-élevée pour la gestion thermique ; Résistant aux dommages dus aux radiations , applications possibles en bêtavoltaïque .
III-V 2 Arséniure de bore B 12 Comme 2 3,47 indirect Résistant aux dommages dus aux radiations , applications possibles en bêtavoltaïque .
III-V 2 Nitrure d'aluminium AIN 6.28 direct Piézoélectrique. Non utilisé seul comme semi-conducteur ; AlN-close GaAlN éventuellement utilisable pour les LED ultraviolettes. Une émission inefficace à 210 nm a été obtenue sur AIN.
III-V 2 Phosphure d'aluminium AlP 2,45 indirect
III-V 2 Arséniure d'aluminium Hélas 2.16 indirect
III-V 2 Antimoniure d'aluminium AlSb 1,6/2,2 indirect/direct
III-V 2 Nitrure de gallium GaN 3,44 direct problématique d'être dopé au type p, le dopage p avec Mg et le recuit ont permis les premières LED bleues à haute efficacité et les lasers bleus . Très sensible à l'ESD. Insensible aux rayonnements ionisants, adapté aux panneaux solaires des engins spatiaux. Les transistors GaN peuvent fonctionner à des tensions plus élevées et à des températures plus élevées que le GaAs, utilisé dans les amplificateurs de puissance micro-ondes. Une fois dopé au manganèse par exemple, il devient un semi-conducteur magnétique .
III-V 2 Phosphure de gallium Écart 2.26 indirect Utilisé dans les premières LED rouge/orange/vert bon marché à luminosité faible à moyenne. Utilisé seul ou avec GaAsP. Transparent pour la lumière jaune et rouge, utilisé comme substrat pour les LED rouges/jaunes GaAsP. Dopé au S ou au Te pour le type n, au Zn pour le type p. Le GaP pur émet du vert, le GaP dopé à l'azote émet du jaune-vert, le GaP dopé au ZnO émet du rouge.
III-V 2 Arséniure de gallium GaAs 1,42 direct deuxième le plus utilisé après le silicium, couramment utilisé comme substrat pour d'autres semi-conducteurs III-V, par exemple InGaAs et GaInNAs. Fragile. Mobilité des trous inférieure à celle des transistors CMOS Si, de type P, impossible. Haute densité d'impuretés, difficile à fabriquer de petites structures. Utilisé pour les LED proches de l'IR, l'électronique rapide et les cellules solaires à haute efficacité . Constante de réseau très similaire au germanium , peut être cultivée sur des substrats de germanium.
III-V 2 Antimoniure de gallium GaSb 0,73 direct Utilisé pour les détecteurs infrarouges et LED et thermophotovoltaïque . Dopé n avec Te, p avec Zn.
III-V 2 Nitrure d'indium Auberge 0,7 direct Utilisation possible dans les cellules solaires, mais dopage de type p difficile. Utilisé fréquemment comme alliages.
III-V 2 Phosphure d'indium InP 1,35 direct Couramment utilisé comme substrat pour l'InGaAs épitaxié. Vitesse des électrons supérieure, utilisée dans les applications haute puissance et haute fréquence. Utilisé en optoélectronique.
III-V 2 Arséniure d'indium EnAs 0,36 direct Utilisé pour les détecteurs infrarouges de 1 à 3,8 µm, refroidis ou non. Grande mobilité électronique. Les points InAs dans la matrice InGaAs peuvent servir de points quantiques. Les boîtes quantiques peuvent être formées d'une monocouche d'InAs sur InP ou GaAs. Émetteur photo-Dember puissant , utilisé comme source de rayonnement térahertz .
III-V 2 Antimoniure d'indium InSb 0,17 direct Utilisé dans les détecteurs infrarouges et les capteurs d'imagerie thermique, efficacité quantique élevée, faible stabilité, nécessite un refroidissement, utilisé dans les systèmes d'imagerie thermique militaire à longue portée. Structure AlInSb-InSb-AlInSb utilisée comme puits quantique . Très haute mobilité d'électrons , vitesse électronique et longueur balistique . Les transistors peuvent fonctionner en dessous de 0,5 V et au-dessus de 200 GHz. Des fréquences térahertz peuvent être atteintes.
II-VI 2 Séléniure de cadmium CdSe 1,74 direct Nanoparticules utilisées comme points quantiques . Type n intrinsèque, difficile à doper de type p, mais peut être de type p dopé à l'azote. Utilisation possible en optoélectronique. Testé pour les cellules solaires à haute efficacité.
II-VI 2 Sulfure de cadmium CDS 2,42 direct Utilisé dans les photorésistances et les cellules solaires ; CdS/Cu 2 S a été la première cellule solaire efficace. Utilisé dans les cellules solaires avec CdTe. Commun comme les points quantiques . Les cristaux peuvent agir comme des lasers à solide. Électroluminescent. Une fois dopé, peut agir comme un phosphore .
II-VI 2 Tellurure de cadmium CdTe 1,49 direct Utilisé dans les cellules solaires avec CdS. Utilisé dans les cellules solaires à couche mince et d'autres systèmes photovoltaïques au tellurure de cadmium ; moins efficace que le silicium cristallin mais moins cher. Effet électro-optique élevé , utilisé dans les modulateurs électro-optiques . Fluorescent à 790 nm. Nanoparticules utilisables comme points quantiques.
II-VI, oxyde 2 Oxyde de zinc ZnO 3,37 direct Photocatalytique. La bande interdite est réglable de 3 à 4 eV par alliage avec de l'oxyde de magnésium et de l'oxyde de cadmium . Le dopage intrinsèque de type n et de type p est difficile. Le dopage lourd à l'aluminium, à l'indium ou au gallium donne des revêtements conducteurs transparents; Le ZnO:Al est utilisé comme revêtement de fenêtre transparent dans le visible et réfléchissant dans la région infrarouge et comme films conducteurs dans les écrans LCD et les panneaux solaires en remplacement de l'oxyde d' indium et d'étain . Résistant aux dommages causés par les radiations. Utilisation possible dans les LED et les diodes laser. Utilisation possible dans les lasers aléatoires .
II-VI 2 Séléniure de zinc ZnSe 2.7 direct Utilisé pour les lasers bleus et les LED. Dopage facile à de type n, le dopage de type p est difficile mais peut être effectué avec par exemple de l'azote. Matériau optique courant en optique infrarouge.
II-VI 2 Sulfure de zinc ZnS 3.54/3.91 direct Bande interdite 3,54 eV (cubique), 3,91 (hexagonale). Peut être dopé à la fois de type n et de type p. Scintillateur/phosphore commun lorsqu'il est convenablement dopé.
II-VI 2 tellurure de zinc ZnTe 2.3 direct Peut être cultivé sur AlSb, GaSb, InAs et PbSe. Utilisé dans les cellules solaires, les composants des générateurs de micro-ondes, les LED bleues et les lasers. Utilisé en électrooptique. Avec le niobate de lithium utilisé pour générer un rayonnement térahertz .
I-VII 2 Chlorure cuivreux CuCl 3.4 direct
I-VI 2 Sulfure de cuivre Cu 2 S 1.2 indirect type p, Cu 2 S/CdS a été la première cellule solaire à couche mince efficace
IV-VI 2 Séléniure de plomb PbSe 0,27 direct Utilisé dans les détecteurs infrarouges pour l'imagerie thermique. Nanocristaux utilisables comme points quantiques. Bon matériau thermoélectrique à haute température.
IV-VI 2 Sulfure de plomb (II) PbS 0,37 Galène minérale , premier semi-conducteur d'usage pratique, utilisé dans les détecteurs de moustaches de chat ; les détecteurs sont lents en raison de la constante diélectrique élevée du PbS. Matériau le plus ancien utilisé dans les détecteurs infrarouges. À température ambiante peut détecter SWIR, les longueurs d'onde plus longues nécessitent un refroidissement.
IV-VI 2 Tellurure de plomb PbTe 0,32 Faible conductivité thermique, bon matériau thermoélectrique à température élevée pour les générateurs thermoélectriques.
IV-VI 2 Sulfure d'étain(II) SnS 1.3/1.0 direct Indirect Le sulfure d'étain (SnS) est un semi-conducteur avec une bande interdite optique directe de 1,3 eV et un coefficient d'absorption supérieur à 10 4 cm -1 pour des énergies de photons supérieures à 1,3 eV. Il s'agit d'un semi-conducteur de type p dont les propriétés électriques peuvent être adaptées par dopage et modification structurelle et s'est imposé comme l'un des matériaux simples, non toxiques et abordables pour les cellules solaires à couches minces depuis une décennie.
IV-VI 2 Sulfure d'étain(IV) SnS 2 2.2 SnS 2 est largement utilisé dans les applications de détection de gaz.
IV-VI 2 tellurure d'étain SnTe 0,18 Structure de bande complexe.
IV-VI 3 Tellurure de plomb et d'étain Pb 1−x Sn x Te 0-0.29 Utilisé dans les détecteurs infrarouges et pour l'imagerie thermique
IV-VI 3 Tellurure d'étain thallium Tl 2 SnTe 5
IV-VI 3 Tellurure de thallium germanium Tl 2 GeTe 5
V-VI, en couches 2 Tellurure de bismuth Bi 2 Te 3 Matériau thermoélectrique efficace proche de la température ambiante lorsqu'il est allié au sélénium ou à l'antimoine. Semi-conducteur en couches à écart étroit. Haute conductivité électrique, faible conductivité thermique. Isolant topologique.
II-V 2 Phosphure de cadmium Cd 3 P 2 0,5
II-V 2 Arséniure de cadmium Cd 3 Comme 2 0 Semi-conducteur intrinsèque de type N. Très grande mobilité électronique. Utilisé dans les détecteurs infrarouges, les photodétecteurs, les capteurs de pression dynamiques à couche mince et les magnétorésistances . Des mesures récentes suggèrent que 3D Cd 3 As 2 est en fait un semi-métal de Dirac à bande interdite nulle dans lequel les électrons se comportent de manière relativiste comme dans le graphène .
II-V 2 Antimoniure de cadmium Cd 3 Sb 2
II-V 2 Phosphure de zinc Zn 3 P 2 1.5 direct Généralement de type p.
II-V 2 Diphosphure de zinc ZnP 2 2.1
II-V 2 Arséniure de zinc Zn 3 As 2 1,0 Les bandes interdites directes et indirectes les plus faibles se situent à moins de 30 meV l'une de l'autre.
II-V 2 Antimoniure de zinc Zn 3 Sb 2 Utilisé dans les détecteurs infrarouges et les imageurs thermiques, les transistors et les magnétorésistances.
Oxyde 2 Dioxyde de titane , anatase TiO 2 3.20 indirect photocatalytique, type n
Oxyde 2 Dioxyde de titane , rutile TiO 2 3.0 direct photocatalytique, type n
Oxyde 2 Dioxyde de titane , brookite TiO 2 3.26
Oxyde 2 Oxyde de cuivre(I) Cu 2 O 2.17 L'un des semi-conducteurs les plus étudiés. De nombreuses applications et effets ont d'abord été démontrés avec lui. Anciennement utilisé dans les diodes de redressement, avant le silicium.
Oxyde 2 Oxyde de cuivre(II) CuO 1.2 Semi-conducteur de type N.
Oxyde 2 Dioxyde d'uranium UO 2 1.3 Haut coefficient Seebeck , résistant à des températures élevées, prometteuses et thermoélectriques thermophotovoltaïques applications. Anciennement utilisé dans les résistances URDOX, conductrices à haute température. Résistant aux dommages causés par les radiations .
Oxyde 2 Trioxyde d'uranium UO 3
Oxyde 2 Trioxyde de bismuth Bi 2 O 3 Conducteur ionique, applications dans les piles à combustible.
Oxyde 2 Dioxyde d'étain SnO 2 3.7 Semi-conducteur de type n déficient en oxygène. Utilisé dans les capteurs de gaz.
Oxyde 3 titanate de baryum BaTiO 3 3 Ferroélectrique , piézoélectrique . Utilisé dans certaines caméras thermiques non refroidies. Utilisé en optique non linéaire .
Oxyde 3 titanate de strontium SrTiO 3 3.3 Ferroélectrique , piézoélectrique . Utilisé dans les varistances . Conducteur lorsqu'il est dopé au niobium .
Oxyde 3 Niobate de lithium LiNbO 3 4 Ferroélectrique, piézoélectrique, montre l'effet Pockels . Larges utilisations en électrooptique et photonique.
Oxyde 3 Oxyde de cuivre de lanthane La 2 CuO 4 2 supraconducteur lorsqu'il est dopé au baryum ou au strontium
V-VI 2 Oxyde de vanadium(IV) monoclinique VO 2 0,7 optique stable en dessous de 67 °C
En couches 2 Iodure de plomb (II) PbI 2
En couches 2 bisulfure de molybdène MoS 2 1,23 eV (2H) indirect
En couches 2 Séléniure de gallium Gaz 2.1 indirect Photoconducteur. Utilisations en optique non linéaire. Utilisé comme matériau 2D. Sensible à l'air.
En couches 2 Séléniure d'indium InSe 1,26-2,35 eV direct (indirect en 2D) Sensible à l'air. Mobilité électrique élevée sous forme peu ou monocouche.
En couches 2 Sulfure d'étain SnS >1,5 eV direct
En couches 2 Sulfure de bismuth Bi 2 S 3
Magnétique, dilué (DMS) 3 Arséniure de gallium manganèse GaMnAs
Magnétique, dilué (DMS) 3 Arséniure de manganèse d'indium InMnAs
Magnétique, dilué (DMS) 3 Tellurure de cadmium manganèse CdMnTe
Magnétique, dilué (DMS) 3 Tellurure de plomb et de manganèse PbMnTe
Magnétique 4 Manganate de calcium de lanthane La 0,7 Ca 0,3 MnO 3 magnétorésistance colossale
Magnétique 2 Oxyde de fer(II) FeO antiferromagnétique
Magnétique 2 Oxyde de nickel(II) NiO 3,6–4,0 direct antiferromagnétique
Magnétique 2 Oxyde d'europium(II) EuO ferromagnétique
Magnétique 2 Sulfure d'europium(II) EuS ferromagnétique
Magnétique 2 Bromure de chrome(III) CrBr 3
autre 3 Séléniure de cuivre et d'indium , CIS CuInSe 2 1 direct
autre 3 Sulfure de gallium d'argent AgGaS 2 propriétés optiques non linéaires
autre 3 Phosphure de zinc et de silicium ZnSiP 2
autre 2 Trisulfure d'arsenic Orpiment Comme 2 S 3 2.7 direct semi-conducteur à la fois à l'état cristallin et vitreux
autre 2 Sulfure d'arsenic Realgar Comme 4 S 4 semi-conducteur à la fois à l'état cristallin et vitreux
autre 2 Siliciure de platine PtSi Utilisé dans les détecteurs infrarouges pour 1 à 5 µm. Utilisé en astronomie infrarouge. Haute stabilité, faible dérive, utilisé pour les mesures. Faible efficacité quantique.
autre 2 Iodure de bismuth(III) BiI 3
autre 2 Iodure de mercure(II) HgI 2 Utilisé dans certains détecteurs de rayons gamma et de rayons X et systèmes d'imagerie fonctionnant à température ambiante.
autre 2 Bromure de thallium(I) TlBr 2,68 Utilisé dans certains détecteurs de rayons gamma et de rayons X et systèmes d'imagerie fonctionnant à température ambiante. Utilisé comme capteur d'images radiographiques en temps réel.
autre 2 Sulfure d'argent Ag 2 S 0,9
autre 2 disulfure de fer FeS 2 0,95 Pyrite minérale . Utilisé dans les détecteurs de moustaches de chat plus tard , étudiés pour les cellules solaires .
autre 4 Sulfure de cuivre et d'étain , CZTS Cu 2 ZnSnS 4 1,49 direct Cu 2 ZnSnS 4 est dérivé du CIGS, remplaçant l'indium/gallium par du zinc/étain abondant sur terre.
autre 4 Sulfure de cuivre et d'antimoine , CZAS Cu 1,18 Zn 0,40 Sb 1,90 S 7,2 2.2 direct Le sulfure de cuivre et d'antimoine est dérivé du sulfure de cuivre et d'antimoine (CAS), une classe de composés famatinite.
autre 3 Sulfure de cuivre et d'étain , CTS Cu 2 SnS 3 0,91 direct Cu 2 SnS 3 est un semi-conducteur de type p et il peut être utilisé dans l'application de cellules solaires à couche mince.

Tableau des systèmes d'alliages semi-conducteurs

Les systèmes semi-conducteurs suivants peuvent être réglés dans une certaine mesure et ne représentent pas un seul matériau mais une classe de matériaux.

Grouper Élém. Classe de matériau Formule Bande interdite ( eV ) Type d'espace La description
Inférieur Supérieur
IV-VI 3 Tellurure de plomb et d'étain Pb 1−x Sn x Te 0 0,29 Utilisé dans les détecteurs infrarouges et pour l'imagerie thermique
IV 2 Silicium-germanium Si 1− x Ge x 0,67 1.11 indirect bande interdite réglable, permet la construction de structures à hétérojonction . Certaines épaisseurs de super - réseaux ont une bande interdite directe.
IV 2 Silicium-étain Si 1− x Sn x 1,0 1.11 indirect Bande interdite réglable.
III-V 3 Arséniure de gallium d'aluminium Al x Ga 1− x As 1,42 2.16 direct Indirect bande interdite directe pour x<0,4 (correspondant à 1,42-1,95 eV); peut être adapté en réseau au substrat GaAs sur toute la plage de composition ; a tendance à s'oxyder; n-dopage avec Si, Se, Te ; dopage p avec Zn, C, Be, Mg. Peut être utilisé pour les diodes laser infrarouges. Utilisé comme couche barrière dans les dispositifs GaAs pour confiner les électrons à GaAs (voir par exemple QWIP ). AlGaAs avec une composition proche de AlAs est presque transparent à la lumière du soleil. Utilisé dans les cellules solaires GaAs/AlGaAs.
III-V 3 Arséniure d'indium et de gallium In x Ga 1− x As 0,36 1,43 direct Matériel bien développé. Peut être adapté en treillis aux substrats InP. Utilisation en technologie infrarouge et thermophotovoltaïque . La teneur en indium détermine la densité des porteurs de charge. Pour x = 0,015, InGaAs correspond parfaitement au germanium ; peut être utilisé dans des cellules photovoltaïques multijonctions. Utilisé dans les capteurs infrarouges, les photodiodes à avalanche, les diodes laser, les détecteurs de communication à fibre optique et les caméras infrarouges à courte longueur d'onde.
III-V 3 Phosphure d'indium et de gallium In x Ga 1− x P 1,35 2.26 direct Indirect utilisé pour les structures HEMT et HBT et les cellules solaires multijonctions à haute efficacité pour, par exemple, les satellites. Ga 0,5 In 0,5 P est presque adapté en réseau à GaAs, avec AlGaIn utilisé pour les puits quantiques pour les lasers rouges.
III-V 3 Arséniure d'aluminium et d'indium Al x In 1− x As 0,36 2.16 direct Indirect Couche tampon dans les transistors HEMT métamorphiques , ajustant la constante de réseau entre le substrat GaAs et le canal GaInAs. Peut former des hétérostructures en couches agissant comme des puits quantiques, par exemple dans les lasers à cascade quantique .
III-V 3 Antimoniure d'aluminium et d'indium Al x In 1− x Sb
III-V 3 Nitrure d'arséniure de gallium GaAsN
III-V 3 Phosphure d'arséniure de gallium GaAsP 1,43 2.26 direct Indirect Utilisé dans les LED rouges, oranges et jaunes. Souvent cultivé sur GaP. Peut être dopé à l'azote.
III-V 3 Antimoniure d'arséniure de gallium GaAsSb 0,7 1,42 direct
III-V 3 Nitrure de gallium d'aluminium AlGaN 3,44 6.28 direct Employée au laser bleu diodes , diodes ultraviolets (vers le bas à 250 nm), et AlGaN / GaN HEMT . Peut être cultivé sur du saphir. Utilisé dans les hétérojonctions avec AlN et GaN.
III-V 3 Phosphure de gallium d'aluminium AlGaP 2.26 2,45 indirect Utilisé dans certaines LED vertes.
III-V 3 Nitrure d'indium et de gallium InGaN 2 3.4 direct Dans x Ga 1–x N, x généralement compris entre 0,02 et 0,3 (0,02 pour le proche UV, 0,1 pour 390 nm, 0,2 pour 420 nm, 0,3 pour 440 nm). Peut être cultivé par épitaxie sur du saphir, des plaquettes de SiC ou du silicium. Utilisés dans les LED bleues et vertes modernes, les puits quantiques InGaN sont des émetteurs efficaces du vert à l'ultraviolet. Insensible aux dommages causés par les radiations, utilisation possible dans les cellules solaires satellites. Insensible aux défauts, tolérant aux dommages de discordance de réseau. Capacité calorifique élevée.
III-V 3 Antimoniure d'arséniure d'indium DansAsSb
III-V 3 Antimoniure d'indium et de gallium InGaSb
III-V 4 Phosphure d'aluminium gallium indium AlGaInP direct Indirect également InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP; pour l'adaptation de réseau aux substrats GaAs, la fraction molaire In est fixée à environ 0,48, le rapport Al/Ga est ajusté pour atteindre des bandes interdites comprises entre environ 1,9 et 2,35 eV ; bandes interdites directes ou indirectes selon les rapports Al/Ga/In ; utilisé pour des longueurs d'onde comprises entre 560 et 650 nm ; a tendance à former des phases ordonnées lors du dépôt, ce qui doit être évité
III-V 4 Phosphure d'arséniure de gallium d'aluminium AlGaAsP
III-V 4 Phosphure d'arséniure d'indium et de gallium InGaAsP
III-V 4 Antimoniure d'arséniure d'indium et de gallium InGaAsSb Utilisation en thermophotovoltaïque .
III-V 4 Phosphure d'antimonure d'arséniure d'indium InAsSbP Utilisation en thermophotovoltaïque .
III-V 4 Phosphure d'arséniure d'aluminium et d'indium AlInAsP
III-V 4 Nitrure d'arséniure de gallium d'aluminium AlGaAsN
III-V 4 Nitrure d'arséniure d'indium et de gallium InGaAsN
III-V 4 Nitrure d'arséniure d'aluminium et d'indium InAlAsN
III-V 4 Nitrure d'antimoniure d'arséniure de gallium GaAsSbN
III-V 5 Antimoniure d'arséniure de nitrure de gallium indium GaInNAsSb
III-V 5 Phosphure d'antimonure d'arséniure de gallium indium GaInAsSbP Peut être cultivé sur InAs, GaSb et autres substrats. Peut être assorti au treillis en variant la composition. Peut-être utilisable pour les LED moyen infrarouge.
II-VI 3 Tellurure de zinc-cadmium , CZT CdZnTe 1.4 2.2 direct Détecteur de rayons X et gamma à semi-conducteurs efficace, pouvant fonctionner à température ambiante. Haut coefficient électro-optique . Utilisé dans les cellules solaires. Peut être utilisé pour générer et détecter un rayonnement térahertz. Peut être utilisé comme substrat pour la croissance épitaxiale de HgCdTe.
II-VI 3 Tellurure de mercure et de cadmium HgCdTe 0 1.5 Connu sous le nom de "MerCad". Utilisation intensive dans les capteurs d' imagerie infrarouge refroidis sensibles , l'astronomie infrarouge et les détecteurs infrarouges. Alliage de tellurure de mercure (un semi - métal , bande interdite nulle) et de CdTe. Grande mobilité électronique. Le seul matériau commun capable de fonctionner dans les fenêtres atmosphériques de 3 à 5 µm et de 12 à 15 µm . Peut être cultivé sur CdZnTe.
II-VI 3 Tellurure de mercure et de zinc HgZnTe 0 2,25 Utilisé dans les détecteurs infrarouges, les capteurs d'imagerie infrarouge et l'astronomie infrarouge. Meilleures propriétés mécaniques et thermiques que HgCdTe mais plus difficile à contrôler la composition. Plus difficile de former des hétérostructures complexes.
II-VI 3 Séléniure de mercure et de zinc HgZnSe
II-V 4 Arséniure de phosphure de zinc et de cadmium (Zn 1−x Cd x ) 3 (P 1−y As y ) 2 0 1.5 Diverses applications en optoélectronique (y compris photovoltaïque), électronique et thermoélectrique .
autre 4 Séléniure de cuivre indium gallium , CIGS Cu(In,Ga)Se 2 1 1.7 direct CuIn x Ga 1–x Se 2 . Polycristallin. Utilisé dans les cellules solaires à couche mince .

Voir également

Les références