halvledarskikt

Halvledarskikt är ett tunt lager av halvledarmaterial med kontrollerad sammansättning och tjocklek som används i elektronik och fotonik för att styra elektriska egenskaper och ljusemission. Skiktet kan bestå av ett enskilt material eller av flera material i en heterostruktur där bandgapet varierar mellan lagren, vilket möjliggör anpassningar av elektriska och optiska funktioner.

De elektriska egenskaperna bestäms av dopning, kristallkvalitet och skiktets tjocklek. Dopning tillsätter donatorer eller acceptorer för att skapa n- eller p-typ material och därigenom reglera antalet fria laddare. Bandstrukturen och konduktiviteten kan skräddarsys genom materialval och legeringar, vilket är viktigt för till exempel transistorer, dioder och lasers/LED-applikationer. Heterostrukturer används även för att skapa kvantväl och förbättrad prestanda i högmobilitets- eller lågförlustapplikationer.

Tillverkning av halvledarskikt sker ofta med epitaxi eller depositionstekniker som kemisk ångdeposition (CVD), fysikalisk ångdeposition (PVD) eller molekylär stråle-epitaxi (MBE). Dessa metoder ger kontroll över sammansättning, tjocklek och dopning vid hög renhet och låg defektandel. Viktiga faktorer är lattice-matching till underlaget, temperatur, tryck och dopkoncentration, som tillsammans avgör skiktets kvalitet och enhetens prestanda.

Användningar inkluderar transistor- och diodlager i mikroelektronik, ljus-emitterande lager i LEDs och lasrar, samt absorberings- och transportlager i solceller och fotodetektorer. Halvledarskikt spelar en central roll i modern elektronik och optoelektronik genom möjliggörandet av skräddarsydda elektroniska och optiska egenskaper.