Chất bán dẫn là vật liệu có độ dẫn điện ở nhiệt độ phòng nằm giữa độ dẫn điện của chất dẫn điện và chất cách điện. Giống như dây đồng trong đời sống hàng ngày, dây nhôm là chất dẫn điện, còn cao su là chất cách điện. Xét về khả năng dẫn điện: chất bán dẫn đề cập đến khả năng dẫn điện có thể điều chỉnh được, nằm trong khoảng từ chất cách điện đến chất dẫn điện.
Trong những ngày đầu của chip bán dẫn, silicon không phải là vật liệu chính, mà là germanium. Transistor đầu tiên là transistor dựa trên germanium và chip mạch tích hợp đầu tiên cũng là chip germanium.
Tuy nhiên, germani có một số vấn đề rất khó khăn, chẳng hạn như nhiều khuyết tật giao diện trong chất bán dẫn, độ ổn định nhiệt kém và mật độ oxit không đủ. Hơn nữa, germani là một nguyên tố hiếm, hàm lượng trong vỏ Trái đất chỉ là 7 phần triệu, và sự phân bố quặng germani cũng rất phân tán. Chính vì germani rất hiếm, sự phân bố không tập trung, dẫn đến chi phí nguyên liệu germani cao; những thứ khan hiếm, chi phí nguyên liệu cao, và các transistor germani không hề rẻ ở bất cứ đâu, vì vậy việc sản xuất hàng loạt transistor germani rất khó khăn.
Vì vậy, các nhà nghiên cứu đã nâng trọng tâm nghiên cứu lên một cấp độ cao hơn, tập trung vào silicon. Có thể nói rằng tất cả những nhược điểm bẩm sinh của germanium đều là ưu điểm bẩm sinh của silicon.
1. Silic là nguyên tố phong phú thứ hai sau oxy, nhưng rất khó tìm thấy silic trong tự nhiên, các hợp chất phổ biến nhất của nó là silica và silicat. Silica là một trong những thành phần chính của cát. Ngoài ra, fenspat, granit, thạch anh và các hợp chất khác cũng dựa trên các hợp chất silic-oxy.
2. Silicon có độ ổn định nhiệt tốt, với lớp oxit đặc, có hằng số điện môi cao, có thể dễ dàng tạo ra giao diện silicon-silicon oxit với ít khuyết tật giao diện.
3. Oxit silic không tan trong nước (oxit germani không tan trong nước) và không tan trong hầu hết các axit, đó chính là công nghệ in ăn mòn của mạch in. Sản phẩm kết hợp là quy trình mạch tích hợp phẳng vẫn được sử dụng cho đến ngày nay.
Thời gian đăng bài: 31/7/2023