Tecnologia dos materiais-semicondutores

Capítulo

3

Semicondutores
Semicondutores já foram definidos no capítulo anterior, como sendo materiais com suas bandas de valência e de condução separados por uma faixa proibida de energia de valor não muito elevado (da ordem fração ou alguns eV), sendo que à temperatura de 0 K, todos os estados da banda de valência estão ocupados e todos os estados da banda de condução estão desocupados. Tal material terá uma condutividade elétrica bastante reduzida em temperaturas normais de operação (bem maiores que 0 K), de valor intermediário entre as condutividades de isolantes e de condutores. Veremos neste capítulo diversas propriedades de semicondutores, bem como a alteração destas pela adição de pequena quantidade de impurezas. Na verdade, o sucesso dos semicondutores deve-se aos seguintes três fatores principais:

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Existência de técnicas de sintetização de materiais semicondutores de alta pureza, com nível de impurezas bem menor que partes por bilhão, ppb. Os semicondutores constituem os materiais de maior pureza usada em aplicações. Nenhuma outra aplicação requer tamanho nível de pureza, exceto talvez, alguns materiais nucleares. Existência de técnicas de cristalização de materiais semicondutores com alto nível de perfeição cristalina. Disponibilidade de técnicas de dopagem (adição de pequena quantidade de impurezas específicas) controlada, em nível e local no semicondutor, permite assim alterar localmente as propriedades do semicondutor. Isto por sua vez permite o desenvolvimento de inúmeros dispositivos, eletrônicos, ópticos e sensores.

Existe um grande número de materiais semicondutores. A tabela 8.1 lista uma série delas. Já foi mencionado na capítulo 5 que o semicondutor mais usado é o silício e explicado o porquê, baseado nas várias boas propriedades deste. Aplicações específicas, no entanto, podem requerer semicondutores diferentes ao do Si, como é o caso de dispositivos ópticos, detetores, dispositivos de alta freqüência e outros. Cada