En halvleder er et materiale, hvis elektriske ledningsevne ved stuetemperatur ligger mellem en leders og en isolators. Ligesom kobbertråd i hverdagen er aluminiumtråd en leder, og gummi er en isolator. Fra et ledningsevnesynspunkt refererer halvleder til en kontrollerbar ledningsevne, lige fra isolator til leder.
I halvlederchips' tidlige dage var silicium ikke den primære spiller, men germanium. Den første transistor var en germaniumbaseret transistor, og den første integrerede kredsløbschip var en germaniumchip.
Germanium har dog nogle meget vanskelige problemer, såsom mange grænsefladefejl i halvledere, dårlig termisk stabilitet og utilstrækkelig oxiddensitet. Desuden er germanium et sjældent element, indholdet i jordskorpen er kun 7 ppm, og fordelingen af germaniummalm er også meget spredt. Det er netop fordi germanium er meget sjældent, at fordelingen ikke er koncentreret, hvilket resulterer i høje omkostninger til germaniumråvarer; ting er sjældne, råvareomkostningerne er høje, og germaniumtransistorer er ikke billige nogen steder, så germaniumtransistorer er vanskelige at masseproducere.
Så forskerne sprang fokus i undersøgelsen et niveau op og kiggede på silicium. Man kan sige, at alle de medfødte mangler ved germanium er de medfødte fordele ved silicium.
1. Silicium er det næstmest forekommende grundstof efter ilt, men man kan sjældent finde silicium i naturen. De mest almindelige forbindelser er silica og silikater. Silica er en af hovedkomponenterne i sand. Derudover er feldspat, granit, kvarts og andre forbindelser baseret på silicium-ilt-forbindelser.
2. Silicium har god termisk stabilitet, med et tæt oxid med høj dielektricitetskonstant, kan man nemt fremstille en silicium-siliciumoxid-grænseflade med få grænsefladefejl.
3. Siliciumoxid er uopløseligt i vand (germaniumoxid er uopløseligt i vand) og uopløseligt i de fleste syrer, hvilket simpelthen er korrosionsprintteknologien til printkort. Det kombinerede produkt er den integrerede kredsløbsplanarproces, der fortsætter den dag i dag.
Opslagstidspunkt: 31. juli 2023