Dlaczego krzem jest używany jako układ półprzewodnikowy?

Półprzewodnik to materiał, którego przewodnictwo elektryczne w temperaturze pokojowej mieści się pomiędzy przewodnictwem przewodnika i izolatora. Podobnie jak drut miedziany w życiu codziennym, drut aluminiowy jest przewodnikiem, a guma jest izolatorem. Z punktu widzenia przewodnictwa: półprzewodnik odnosi się do przewodnictwa kontrolowanego, od izolatora do przewodnika.

Na początku istnienia układów scalonych półprzewodnikowych krzem nie był głównym graczem, był nim german. Pierwszy tranzystor był tranzystorem opartym na germanie, a pierwszy układ scalony był układem germanowym.

Jednak german ma kilka bardzo trudnych problemów, takich jak wiele defektów interfejsu w półprzewodnikach, słaba stabilność termiczna i niewystarczająca gęstość tlenków. Ponadto german jest rzadkim pierwiastkiem, jego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi zaledwie 7 części na milion, a dystrybucja rudy germanu jest również bardzo rozproszona. Właśnie dlatego, że german jest bardzo rzadki, dystrybucja nie jest skoncentrowana, co skutkuje wysokim kosztem surowców germanowych; Rzeczy są rzadkie, koszty surowców są wysokie, a tranzystory germanowe nie są tanie nigdzie, więc tranzystory germanowe są trudne do masowej produkcji.

Zatem badacze, uwaga w badaniu przeskoczyła o jeden poziom wyżej, patrząc na krzem. Można powiedzieć, że wszystkie wrodzone wady germanu są wrodzonymi zaletami krzemu.

1. Krzem jest drugim najliczniejszym pierwiastkiem po tlenie, ale w naturze trudno go znaleźć, jego najczęstszymi związkami są krzemionka i krzemiany. Krzemionka jest jednym z głównych składników piasku. Ponadto, skaleń, granit, kwarc i inne związki są oparte na związkach krzemowo-tlenowych.

2. Krzem ma dobrą stabilność termiczną, a gęsty tlenek o wysokiej stałej dielektrycznej umożliwia łatwe przygotowanie interfejsu krzem-tlenek krzemu z niewielką liczbą defektów interfejsu.

3. Tlenek krzemu jest nierozpuszczalny w wodzie (tlenek germanu jest nierozpuszczalny w wodzie) i nierozpuszczalny w większości kwasów, co jest po prostu technologią drukowania korozyjnego płytek drukowanych. Połączony produkt to proces planarny układów scalonych, który trwa do dziś.