Напівпровідник – це матеріал, електропровідність якого за кімнатної температури знаходиться між провідником та ізолятором. Як і мідний дріт у повсякденному житті, алюмінієвий дріт є провідником, а гума – ізолятором. З точки зору провідності: напівпровідник – це матеріал, провідність якого можна контролювати, починаючи від ізолятора і закінчуючи провідником.
На початку існування напівпровідникових мікросхем кремній не був основним гравцем, а германій. Перший транзистор був на основі германію, а перша інтегральна схема була на основі германію.
Однак германій має деякі дуже складні проблеми, такі як численні дефекти на межі розділу в напівпровідниках, погана термостабільність та недостатня щільність оксидів. Крім того, германій є рідкісним елементом, вміст якого в земній корі становить лише 7 частин на мільйон, а розподіл германієвої руди також дуже розсіяний. Саме тому, що германій дуже рідкісний, розподіл не є концентрованим, що призводить до високої вартості германієвої сировини; речі рідкісні, вартість сировини висока, а германієві транзистори ніде не дешеві, тому германієві транзистори важко виробляти масово.
Отже, дослідники зосередили увагу на кремнії. Можна сказати, що всі вроджені недоліки германію є вродженими перевагами кремнію.
1, кремній є другим за поширеністю елементом після кисню, але кремній у природі майже не можна знайти, його найпоширенішими сполуками є кремнезем та силікати. Кремнезем є одним з основних компонентів піску. Крім того, польовий шпат, граніт, кварц та інші сполуки базуються на кремнієво-кисневих сполуках.
2. Термічна стабільність кремнію хороша, з щільним оксидом з високою діелектричною проникністю, що дозволяє легко створити межу кремній-оксид кремнію з невеликою кількістю дефектів на межі розділу.
3. Оксид кремнію нерозчинний у воді (оксид германію нерозчинний у воді) та нерозчинний у більшості кислот, що є простою технологією корозійного друку друкованих плат. Сукупний продукт - це планарний процес інтегральної схеми, який триває й донині.
Час публікації: 31 липня 2023 р.