一、 半導(dǎo)體材料的特性

      半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)有禁帶寬度、電阻率、載流子遷移率、非平衡載流子壽命和位錯密度。

      禁帶寬度：由半導(dǎo)體的電子態(tài)、原子組態(tài)決定，反映組成這種材料的原子中價電子從束縛狀態(tài)激發(fā)到自由狀態(tài)所需的能量；禁帶寬度是半導(dǎo)體的一個重要特征參量。禁帶寬度為零的是金屬，禁帶寬度很大（一般大于4.5 eV）的是絕緣體，禁帶寬度居中的是半導(dǎo)體。電阻率、載流子遷移率：反映材料的導(dǎo)電能力；非平衡載流子壽命：反映半導(dǎo)體材料在外界作用（如光或電場）下內(nèi)部載流子由非平衡狀態(tài)向平衡狀態(tài)過渡的弛豫特性；

      位錯密度：用來衡量半導(dǎo)體單晶材料晶格完整性的程度。

      半導(dǎo)體材料的特性參數(shù)不僅能反映半導(dǎo)體材料與其他非半導(dǎo)體材料之間的差別，更重要的是能反映各種半導(dǎo)體材料之間甚至同一種材料在不同情況下，其特性的量值差別。隨著硅基電子器件逐漸接近其理論極限值，近年來對寬禁帶、超寬禁帶半導(dǎo)體材料的研究成為國際競爭的新熱點。氮化鎵、碳化硅和氧化鋅等都是寬帶隙半導(dǎo)體材料，因為它的禁帶寬度都在3個電子伏以上，在室溫下不可能將價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶。器件的工作溫度可以很高，比如說碳化硅可以在600℃以下長期穩(wěn)定工作。

      二、 金剛石半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機理

      半導(dǎo)體材料的導(dǎo)電機理是通過電子和空穴這兩種載流子來實現(xiàn)的，有N型和P型之分。金剛石作為IV族元素，其晶體結(jié)構(gòu)可看*到有兩個面心立方結(jié)構(gòu)沿體對角線平移1/4晶格常數(shù)套構(gòu)而成。碳原子以sp3雜化軌道與鄰近的4個碳原子以共價鍵結(jié)合，形成正四面體結(jié)構(gòu)，可以通過向金剛石中摻雜適當(dāng)?shù)脑貜亩淖兤潆妼W(xué)性能，使其可以作為半導(dǎo)體材料廣泛應(yīng)用于電學(xué)器件中。

      金剛石的摻雜包括p型摻雜和n型摻雜。含有雜質(zhì)的天然金剛石呈現(xiàn)p型導(dǎo)電特性，在工業(yè)生產(chǎn)中，也可以通過離子注入和CVD法向金剛石中摻入硼元素來實現(xiàn)。然而自然界中不存在n型導(dǎo)電的天然金剛石，而且晶格缺陷會補償載流子，使摻入的雜質(zhì)元素得不到有效激活，導(dǎo)致金剛石的n型摻雜一直是困擾科學(xué)家們的難題。目前公認(rèn)有效的p型摻雜為硼，n型摻雜為磷，質(zhì)量最好的半導(dǎo)體摻雜技術(shù)是微波等離子CVD法。