Półprzewodnik to materiał, którego przewodnictwo elektryczne w temperaturze pokojowej mieści się pomiędzy przewodnością przewodnika a izolatora. Podobnie jak przewód miedziany w życiu codziennym, przewód aluminiowy jest przewodnikiem, a guma izolatorem. Z punktu widzenia przewodnictwa: półprzewodnik odnosi się do materiału, którego przewodnictwo można kontrolować, zmieniając się od izolatora do przewodnika.
We wczesnym okresie rozwoju układów scalonych, krzem nie był głównym materiałem, lecz german. Pierwszy tranzystor był tranzystorem opartym na germanie, a pierwszy układ scalony był chipem germanowym.
Jednak german wiąże się z pewnymi bardzo trudnymi problemami, takimi jak liczne defekty interfejsów w półprzewodnikach, słaba stabilność termiczna i niewystarczająca gęstość tlenków. Co więcej, german jest rzadkim pierwiastkiem, którego zawartość w skorupie ziemskiej wynosi zaledwie 7 części na milion, a rozmieszczenie rudy germanu jest bardzo rozproszone. Właśnie dlatego, że german jest bardzo rzadki, jego rozmieszczenie nie jest skoncentrowane, co skutkuje wysokimi kosztami surowców germanowych. Ponieważ german jest rzadki, koszty surowców są wysokie, a tranzystory germanowe nigdzie nie są tanie, trudno jest je produkować masowo.
Zatem, badacze, skupili się na krzemie, kierując swoje badania o poziom wyżej. Można powiedzieć, że wszystkie wrodzone wady germanu są wrodzonymi zaletami krzemu.
1. Krzem jest drugim najliczniej występującym pierwiastkiem po tlenie, ale w naturze trudno go znaleźć. Jego najpowszechniejszymi związkami są krzemionka i krzemiany. Krzemionka jest jednym z głównych składników piasku. Ponadto skaleń, granit, kwarc i inne związki bazują 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 efektem korozyjnej technologii drukowania płytek drukowanych. Produktem końcowym jest planarny proces wytwarzania układów scalonych, który jest kontynuowany do dziś.
Czas publikacji: 31 lipca 2023 r.