halvledermateriale

Et halvledermateriale er et stoff med elektrisk ledningsevne mellom en leder og en isolator. Ledningsevnen kan endres kraftig ved tilførsel av små mengder urenheter (dopning), temperaturendringer eller elektrisk felt, noe som gir grunnlaget for moderne elektronikk og optoelektronikk.

Vanlige halvledermaterialer inkluderer elementære halvledere som silisium og germanium, og forbindelses-halvledere som galliumarsenid (GaAs), galliumnitrid (GaN), indiumfosfid (InP) og silisiumkarbid (SiC). Materialene karakteriseres av båndgapets størrelse og type (direkte eller indirekte), ladningsbærermobilitet, rekombinasjonstid og termisk stabilitet. Direkte båndgap brukes ofte i lysutslippsenheter, mens indirekte båndgap som silisium dominerer i mikroelektronikk.

Produksjon omfatter høyrenhets krystallisering (for eksempel Czochralski-prosessen), epitaksi (MOCVD, MBE) og tynnfilmsteknikker. Kontroll av dopningsnivå, defekter og overflatepassivering er avgjørende for ytelse. Heterostrukturer og nanoskalaformer som kvantebrønner og 2D-materialer (for eksempel MoS2) utnytter båndgaptilpasning for spesialiserte funksjoner.

Bruksområder spenner fra transistorer, dioder og integrerte kretser til LED-er, lasere, solceller, kraftelektronikk og sensorer. Forskning fokuserer på wide-bandgap-materialer for høy effekt og temperatur, organiske halvledere og perovskitter for fleksible og billigere optoelektroniske enheter, samt 2D-materialer for next-generation nanoteknologi. Miljøpåvirkning og resirkulering av halvlederkomponenter blir stadig viktigere i produksjon og materialvalg.