化合物衬底 Compound Semiconductor Wafer Substrate

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化合物半导体是一种由元素周期表中不同族群的两种或更多元素组成的半导体材料。这与传统的硅和锗等单元素半导体不同，硅和锗是由单个元素构成。并且化合物半导体拥有以下特性：

• 禁带宽度： 化合物半导体的禁带宽度比硅更宽，范围涵盖红外 (IR) 到紫外 (UV) 波长。这使它们能够发射和检测更宽范围的光谱，从而成为光电应用的理想选择。
• 电子迁移率： 化合物半导体的电子迁移率通常比硅高，允许电子在材料中更快地移动。这转化为更高的晶体管开关速度和更优异的器件性能。
• 热导率： 一些化合物半导体，例如氮化镓 (GaN)，具有比硅更高的热导率。此特性对于产生大量热的高功率电子器件而言是有益的。

由于上述特殊的物理特性，化合物半导体主要被利用于：

• 发光二极管 (LED): 化合物半导体，尤其是氮化镓 (GaN) 和氮化铟镓 (InGaN)，是 LED 使用的主要材料，实现了节能照明、显示器和光电传感器。
• 激光二极管： 氮化镓和铝镓砷 (AlGaAs) 等化合物半导体用于激光二极管，在光通信、数据存储和工业激光器领域具有广泛应用。
• 电力电子： 由于能够承受高电压、大电流和高开关频率，化合物半导体，尤其是碳化硅 (SiC) 和氮化镓 (GaN)，在电力电子领域变得越来越重要。这使它们适用于电力转换系统、电动汽车和可再生能源应用。
• 微波和射频器件： 由于具有高电子迁移率和优异的高频性能，砷化镓 (GaAs) 和磷化铟 (InP) 等化合物半导体广泛用于微波和射频 (RF) 器件中。应用领域包括蜂窝网络、雷达系统和卫星通信。

目前化合物半导体种类繁多，主要的分类方式如下列：

• Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体： 由Ⅲ族元素和Ⅴ族元素组成的化合物半导体，例如砷化镓 (GaAs)、磷化铟 (InP)、氮化镓 (GaN) 等。这类化合物半导体具有宽禁带宽度和优异的光学性能，广泛应用于LED、激光二极管、太阳能电池等光电器件。
• Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体： 由Ⅱ族元素和Ⅵ族元素组成的化合物半导体，例如硫化锌 (ZnS)、硒化镉 (CdSe) 等。这类化合物半导体具有较窄的禁带宽度，常用于红外光电器件。
• 其他化合物半导体： 还有一些其他类型的化合物半导体，例如氧化铟锡 (ITO)、四元化合物 (AlInGaP) 等，具有不同的特性和应用。

按晶体结构分类：

• 锌blende结构： 最常见的化合物半导体结构，例如 GaAs、InP、ZnS 等都属于锌blende结构。这类结构具有良好的晶体对称性和电学性质。
• 纤锌矿结构： 另一种常见的化合物半导体结构，例如 CdSe、ZnO 等都属于纤锌矿结构。这类结构与锌blende结构相似，但具有一定的各向异性。
• 其他晶体结构： 还有一些其他类型的化合物半导体结构，例如岩盐结构、钙钛矿结构等，具有不同的特性和应用。

按功能分类：

• 光电化合物半导体： 用于光电器件的化合物半导体，例如 LED、激光二极管、太阳能电池等。这类化合物半导体具有优异的光学性能，能够有效地发光或吸收光。
• 电子化合物半导体： 用于电子器件的化合物半导体，例如晶体管、微波器件、电力电子器件等。这类化合物半导体具有良好的电学性质，能够高效地控制电流流动。
• 其他功能化合物半导体： 还有一些其他功能的化合物半导体，例如磁性半导体、热电半导体等，具有特殊的性能和应用。

需要注意的是，上述分类方法并非绝对互斥，有些化合物半导体可能属于多个类别。

以下是一些具体的化合物半导体分类示例：