Een halfgeleider is een materiaal waarvan de elektrische geleidbaarheid bij kamertemperatuur tussen die van een geleider en een isolator ligt. Net als koperdraad in het dagelijks leven is aluminiumdraad een geleider en rubber een isolator. Vanuit het oogpunt van geleidbaarheid: een halfgeleider verwijst naar een regelbare geleidbaarheid, variërend van isolator tot geleider.
In de begindagen van halfgeleiderchips was silicium niet de belangrijkste speler, maar germanium. De eerste transistor was een op germanium gebaseerde transistor en de eerste geïntegreerde schakeling was een germaniumchip.
Germanium kent echter een aantal zeer lastige problemen, zoals de vele interfacedefecten in halfgeleiders, een slechte thermische stabiliteit en een onvoldoende oxidedichtheid. Bovendien is germanium een zeldzaam element; het gehalte in de aardkorst bedraagt slechts 7 ppm (parts per million), en de distributie van germaniumerts is ook zeer verspreid. Juist omdat germanium zeer zeldzaam is, is de distributie niet geconcentreerd, wat resulteert in hoge kosten voor germaniumgrondstoffen; germanium is schaars, de grondstofkosten zijn hoog en germaniumtransistors zijn nergens goedkoop, waardoor germaniumtransistors moeilijk massaal te produceren zijn.
De onderzoekers richtten hun onderzoek dus een stap verder op silicium. We kunnen stellen dat alle aangeboren tekortkomingen van germanium de aangeboren voordelen van silicium zijn.
1. Silicium is het op één na meest voorkomende element na zuurstof, maar je vindt silicium nauwelijks in de natuur; de meest voorkomende verbindingen zijn silica en silicaten. Silica is een van de belangrijkste bestanddelen van zand. Daarnaast zijn veldspaat, graniet, kwarts en andere verbindingen gebaseerd op silicium-zuurstofverbindingen.
2. De thermische stabiliteit van silicium is goed, met een dicht oxide met een hoge diëlektrische constante, kan gemakkelijk een silicium-siliciumoxide-interface worden bereid met weinig interfacedefecten.
3. Siliciumoxide is onoplosbaar in water (germaniumoxide is onoplosbaar in water) en onoplosbaar in de meeste zuren, wat simpelweg de corrosieprinttechnologie van printplaten is. Het gecombineerde product is het planaire proces voor geïntegreerde schakelingen dat tot op de dag van vandaag voortduurt.
Plaatsingstijd: 31-07-2023