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 heeft een regelbare geleidbaarheid, variërend van isolator tot geleider.
In de beginjaren van halfgeleiderchips speelde silicium niet de hoofdrol, maar germanium. De eerste transistor was een germaniumtransistor en de eerste geïntegreerde schakeling was een germaniumchip.
Germanium kent echter een aantal zeer lastige problemen, zoals veel interfacefouten in halfgeleiders, een slechte thermische stabiliteit en een onvoldoende dichtheid van oxiden. Bovendien is germanium een zeldzaam element; het gehalte in de aardkorst bedraagt slechts 7 delen per miljoen, en de verspreiding van germaniumerts is ook zeer verspreid. Juist omdat germanium zo zeldzaam is en niet geconcentreerd voorkomt, zijn de grondstoffen voor germanium erg duur. Omdat germanium schaars is, zijn de grondstofkosten hoog en zijn germaniumtransistoren nergens goedkoop, waardoor massaproductie van germaniumtransistoren lastig is.
De onderzoekers verlegden de focus van hun studie dus naar een hoger niveau en richtten zich op silicium. Je zou kunnen zeggen dat alle inherente tekortkomingen van germanium de inherente voordelen van silicium zijn.
1. Silicium is na zuurstof het meest voorkomende element, maar in de natuur kom je het nauwelijks tegen. 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. Silicium heeft een goede thermische stabiliteit en kan, dankzij de dichte oxide met een hoge diëlektrische constante, gemakkelijk een silicium-siliciumoxide-interface met weinig interfacefouten vormen.
3. Siliciumoxide is onoplosbaar in water (germaniumoxide is onoplosbaar in water) en onoplosbaar in de meeste zuren. Dit is simpelweg de corrosieprinttechnologie voor printplaten. Het gecombineerde product is het planaire proces voor geïntegreerde schakelingen, dat tot op de dag van vandaag wordt gebruikt.
Geplaatst op: 31 juli 2023