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玻璃半导体半导体 的供应商是指由无机氧化物(如二氧化硅和氧化硼)和过渡金属离子(如铁、铜、钼、钒和铬等)组成的氧化玻璃半导体和非氧化物(如硫、硒、磷、碲、硅和锗等元素中的某几种元素组成)玻璃半导体。

简介

  玻璃在人们的头脑中很长时期以来,都认为是电绝绿体。含Na+等碱金属离子的玻璃有一点导电性,但它是离子导电,用途有限。
  1954年英国人在研究特殊成份的玻璃过程中,发现含有大量V2O5的V2O5一P2O5一BaO系统玻璃是n一型半导体。在1955年发表的文献中有人报导了主要成分为金属的硫化物、石西化物和谛化物的新系统玻璃。已经确定,这类玻璃的导电性是纯电子导电性质的,导电率介于10-13~10-3之间。称之为玻璃半导体。
  此后,对半导体玻璃的研究就兴盛起来了。美帝、英帝、日本和苏修都投入一定的人力和物力从事这方面工作。例如美帝的能量转换器件公司(ECP)和苏修在列宁格勒约飞物理技术研究所的玻璃半导体研究室都是专业性的研究机构。在半导体玻璃的应用上,特别是在电子技术方面也取得了一定的成绩。

发展

  十多年前,国际上曾经出现过关于玻璃半导体的报导和争论的热潮。当时,持肯定态度者有之,持否定态度者有之,双方各执一词,要分辨孰是孰非,并非易事。然而不久,这种报导和争论就悄然无声了。于是人们普遍认为,由于材料性能的不稳定,研制玻璃半导体是很难有所建树的。
  苏联《半导体物理与技术》杂志发表了该刊编辑部撰写的文章,介绍了苏联着名半导体科学家B.T.科洛米耶茨,及在他领导下苏联玻璃半导体的发展。文章指出,玻璃半导体的发展前景仍然是广阔的。
  科洛米耶茨是苏联半导体物理和技术的有名专家,是苏联科学院约飞技术物理研究所老一辈的研究员、科学博士和教授。
  科洛米耶茨1934年毕业于列宁格勒乌里杨诺夫工学院,被分配在苏联科学院技术物理研究所当实验员。在约飞和马斯拉科维茨教授的指导下,他研究半导体中的光电现象。同年,科洛米耶茨在苏联组织生产硒光电元件,后来又生产出当时(1938年)世界上第一批硫化铭太阳电池,这是那时世界上效率最高(达1.1%)的太阳电池。
  利洛米耶茨研究了化合物中的内光电效应,特别是硫化物和硒化锅材料的内光电效穴,进而研究了光敏电阻的生产工艺,并于1948年开始在苏联批量生产。科洛米耶茨研究了三元系和多元系化合物半导体材料,从而为苏联工业生产需要的多元系半导体材料奠定了基础。在他的倡导下,苏联从1951年开始生产以复杂氧化物半导体为基础的热敏电阻。接着又开始生产各种可变电阻、光敏电阻、电阻辐射测热器、伦琴射线和射线传感器等。生产这些产品的企业现在已成为苏联独立的工业部门。
  科洛米耶茨断言,多成份的半导体材料具有广阔的发展前景。在这一思想指导下,他从五十年代初就开始系统地研究各种成份的复合材料一一半导体合金。其结果,他和他的助手们研制出许多新型的半一导体材料一一玻璃半导体。这一领域的研究和探索,成为科洛米耶茨后半生的主攻方向。
  经过深入的研究,科洛米耶茨和助手们发现了玻璃半导体中许多新的和奇特的效应,从而揭示了玻璃半导体中由于远程序受到破坏从而使电子运动规则被破坏而引起的一些电子现象的特点。
  这些广泛的研究工作,为玻璃半导体的实际应用建立了科学基础。在此基础上,科洛米耶茨改进了一系列半导体器件。并研制出一些理论全新的器件。目前,这些玻璃半导体器件在电视、无银照相、全息照相用的整机以及光电子学和微电子学等领域中已得到广泛的应用。同时夕这些研究工作也促进了苏联无序态物理的进一步发展。
  由于在研究玻璃半导体方面的杰出贡献,利·洛米耶茨获得过苏联红星劳动勋章,两次获得国家奖章。此外,他还获得过罗马尼亚科学奖章和捷克斯洛伐克共和国科学院奖章。科洛米耶茨认为,玻璃半导体已成为当代半导体发展的一个极其重要的分支,任何不承认或忽视玻璃半导体重要性的决策,都会导致半导体领域内无可挽回的损失。

分类

  (1)以IV族元素为主要成分的非晶半导体,如非晶硅,锗等;
  (2)以VI族元素为主要成分的半导体,如碲-锗共熔体,硫砷,硒砷等;
  (3)氧化物玻璃半导体,如V2O5一P2O5,V2O5一P2O5一BaO等。
  玻璃半导体具有多种特性。如某些玻璃半导体的电阻率在光、电、热等作用下可改变4~5个数量级;某些玻璃半导体的透过率,折射率,反射率等在光,热作用下变化很大;某些玻璃半导体的化学性质(溶解度、抗蚀性)在光、热作用下显着改变。这些特性的变化都是由于材料在光、电、热作用下,其组成、结构或电子状态发生了变化。利用上述特性可制作存贮器件、光记录材料、光电导材料,如电视摄像管的靶面材料、静电复印材料和太阳能电池材料等,用途十分广泛。

应用

  近年来,用坡璃半导体研制成功了小型、高速的开关。半导体玻璃(主要是用硫属玻璃,也可用氧化物玻璃)作成薄膜或玻珠形状,在其二侧作上电极,构造非常简单。
  玻璃半导体开关分为二类:一类是当外加电压超过某个极限值时,立郎从高阻状态转入导电状态;当电压降低、电流减小到某个值以下时,马上重新回到高阻状态;另一类是当外加电压达到极限值以上时立即进入导电状态,以后郎使电流减小到零,也同样保持这种状态,只有再加上适当的电流脉冲后,才能马上回到高阻状态。
  美国人S,R,Ovshinsky把前一类开关称为奥氏阂值开关(OTS),把后一类称为奥氏记忆开关(OMS)。玻璃牛导体的这一效应称为奥氏效应。
  奥氏本人在1958年6月曾在担上涂复无定形氧化担而制成开关元件。此后,在19的年贝尔实验室报导了牢导体玻璃内开关现象的最初研究结果。苏修也在50年代开始了半导体硫属坡璃的研究工作。S,R,Ovshinsky在1966年正式宣布制成玻璃半导体开关元件。所以这是六十年代的新产品。
  玻璃半导体开关器件与晶体管相比,有一系列潜在优点:
  (1)双极性开关。伏安曲线是对称的,可以用正或负电压脉冲开启,可代替二个单极性开关工作;
  (2)电容量很小,开关速度极高;
  (3)在经过起始延迟后,开关速度据S,R,Ovshiosky报导可达工1,5x10-10sec;
  (4)制造简易。可用杂质较多的原材料而仍保持所需的特性;
  (5)耐辐射性极佳,这是无定形材料的特征,对于必须穿过辐射云层的导弹上的电子元件特别重要;
  (6)体积小,仅受接触点尺寸的限制;
  (7)所需功率极低;
  (8)在零偏置时仍保持记忆;
  (9)高阻状态和导电状态的导电率相差很大,噪声信号比小,因此后面的放大和辅助回路要求就少;
  (10)成本低廉;
  (11)Vh低,而且可任意地使Vt大幅度改变。

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