주로 비정질 반도체 재료로 만들어진 고체 전자 장치. 비정질 반도체의 전체적인 분자 배열은 무질서하지만 여전히 단결정의 미세 구조를 갖고 있어 많은 특수한 특성을 갖고 있습니다. 1975년 영국 W.G.스피어(W.G.Spear)가 실란의 글로우 방전 분해로 제조한 비정질 실리콘막 도핑에 성공했는데, 이는 비정질 실리콘막의 저항률을 10배나 변화시켜 비정질 반도체 소자의 개발 및 응용을 촉진시켰다. 비정질 반도체 소재는 단결정 소재에 비해 준비 공정이 간단하고, 기판 구조에 대한 특별한 요구 사항이 없으며, 대면적 성장이 용이하고, 도핑 후 저항률 변화가 크며, 다양한 소자로 만들 수 있습니다. 비정질 실리콘 태양전지는 흡수 계수가 크고 변환 효율이 높으며 면적이 넓습니다. 계산기, 전자 시계 및 기타 제품에 적용됩니다. 비정질 실리콘 박막 전계 효과 트랜지스터 어레이는 대면적 액정 평면 디스플레이의 어드레싱 스위치로 사용될 수 있습니다. 광전 정보를 기록하고 저장하기 위해 특정 칼코겐화물 비정질 반도체 재료의 구조적 변형을 사용하는 장치는 컴퓨터 또는 제어 시스템에 사용되었습니다. 비정질 필름의 전하 저장 및 광전도 특성은 정지 이미지의 광전 변환을 위한 전자사진 감광체를 만들고 동적 이미지의 광전 변환을 위한 텔레비전 카메라 튜브의 대상 표면을 만드는 데 사용될 수 있습니다.

반도체 특성을 지닌 비정질 소재. 비정질 반도체는 반도체의 중요한 부분입니다. 1950년대에 B.T. Kolomiets와 다른 사람들이 칼코게나이드 유리에 대한 연구를 시작했습니다. 1968년이 되어서야 칼코게나이드 필름을 사용하여 비정질 반도체에 관심을 갖게 되었습니다. 1975년 W.E. Spear 등은 실란 글로 방전 분해로 제조된 비정질 실리콘에서 도핑 효과를 실현하여 전도성을 제어하고 PN 접합을 생성함으로써 비정질 실리콘 재료의 응용에 대한 광범위한 전망을 열었습니다. 이론으로는 P.W. Anderson과 N.F. Mott가 비정질 반도체의 전자이론을 확립하여 1977년 노벨 물리학상을 수상했습니다. 현재 비정질 반도체에 대한 연구는 이론과 응용 모두에서 급속도로 발전하고 있습니다.

분류 현재 비정질 반도체에는 두 가지 주요 범주가 있습니다.

칼코게나이드 유리. 칼코겐 원소를 함유한 비정질 반도체. 예를 들어 As-Se와 As-S는 일반적으로 용융 냉각이나 증착을 통해 제조됩니다.

사면체 결합 비정질 반도체. 비정질 Si, Ge, GaAs 등과 같은 재료의 비정질 상태는 용융 냉각으로는 얻을 수 없으며, 증발, 스퍼터링, 글로우 방전 또는 화학 기상 축적과 같은 박막 증착을 통해서만 얻을 수 있습니다. 등), 기판 온도가 충분히 낮으면 증착된 필름은 비정질 구조를 갖게 됩니다. 사면체 결합 비정질 반도체 재료의 특성은 제조 방법 및 공정 조건과 밀접한 관련이 있습니다. 그림 1 서로 다른 방법으로 제조된 비정질 실리콘의 광흡수 계수는 서로 다른 제조 공정에 대한 비정질 실리콘의 광흡수 계수 스펙트럼을 보여줍니다. 준비 공정 a와 b는 실란 글로우 방전 분해이고 기판 온도는 각각 500K와 300K입니다. 준비 공정은 스퍼터링이고, 준비 공정은 증발입니다. 비정질 실리콘의 전도성 및 광전도성 특성도 준비 공정과 밀접한 관련이 있습니다. 실제로 실란 글로우 방전법으로 제조된 비정질 실리콘은 다량의 H를 함유하고 있는데, 이는 때때로 비정질 실리콘-수소 합금이라고도 불립니다. 공정 조건에 따라 수소 함량이 다르며 이는 재료의 특성에 직접적인 영향을 미칩니다. 대조적으로, 칼코게나이드 유리의 특성은 제조 방법과 거의 관련이 없습니다. 그림 2 증착된 스퍼터링 필름과 벌크 AsSeTe로 용융 담금질의 광흡수 계수 스펙트럼은 용융 냉각 및 스퍼터링으로 준비된 AsSeTe 샘플의 광흡수 계수 스펙트럼을 보여줍니다.

비정질 반도체의 전자 구조 비정질 반도체와 결정질 반도체는 전도대, 가전자대, 금지대를 포함하여 유사한 기본 에너지 밴드 구조를 가지고 있습니다(고체의 에너지 밴드 참조). 물질의 기본 에너지 밴드 구조는 주로 원자 근처의 조건에 따라 달라지며, 화학 결합 모델을 사용하여 정성적으로 설명할 수 있습니다. 사면체 결합을 갖는 비정질 Ge와 Si를 예로 들면, Ge와 Si의 원자가 전자 4개가 sp 혼성화되고, 인접한 원자의 원자가 전자 사이에 *** 원자가 결합이 형성됩니다. 결합 상태는 원자가 밴드에 해당합니다. 반대로 결합 상태는 전도대에 해당합니다.

Ge와 Si의 결정상태이든 비정질 상태이든 기본적인 결합방식은 동일하지만, 비정질 상태에서는 결합각도와 결합길이에 어느 정도 왜곡이 있어 기본적인 에너지 밴드 구조는 유사하다. 그러나 비정질 반도체의 전자 상태와 결정질 상태 사이에는 본질적인 차이가 있습니다. 결정질 반도체의 구조는 주기적이고 규칙적이거나 병진대칭성을 가지고 있습니다. 전자 파동함수는 Bloch 함수이고, 파동 벡터는 병진대칭성과 관련된 양자수입니다. 비정질 반도체는 더 이상 좋은 양자수를 갖지 않습니다. 결정질 반도체에서 전자의 이동은 상대적으로 자유롭고, 전자 이동의 평균 자유 경로는 원자 간격보다 훨씬 큽니다. 비정질 반도체의 구조적 결함의 왜곡은 평균 자유 경로에 접근할 때 크게 감소합니다. 원자 간격, 크기 순서, 결정질 반도체에 확립된 전자 표류 운동의 개념은 의미가 없게 됩니다. 비정질 반도체의 밴드 엣지 상태 밀도 변화는 결정 상태만큼 가파르지는 않지만 밴드 테일의 정도가 다양합니다(그림 3에서 볼 수 있듯이 비정질 반도체의 상태 밀도와 에너지 사이의 관계). 비정질 반도체 에너지 밴드의 전자 상태는 두 가지 범주로 나뉩니다. 하나는 확장 상태이고 다른 하나는 국지적 상태입니다. 확장된 상태의 각 전자는 전체 고체에 속하며 고체의 전체 규모 내에서 찾을 수 있습니다. 외부 장에서의 움직임은 결정에서의 움직임과 유사합니다.