Kompozitné polovodiče

Zlúčeninové polovodiče
Keď sa spoja atómy, kde majú elektróny rôzne potenciálové hladiny, v zlúčenine alebo zliatine (tuhej zmesi), môžu vzniknúť efekty, ktoré pri jednoduchých polovodičoch nie sú možné. Podstatné však je, aby bola zachovaná dokonalá kryštalická mriežka.

Mnohokrát sa zlúčeninové a kompozitné polovodiče vytvárajú ako tenké epitaxné vrstvy na substrátoch, ktoré sa kvôli cene vyrábajú len z niektorých druhov polovodičov - napr. Si, GaAs, GaP, InP. Vtedy je dôležité dosiahnuť mriežkové prispôsobenie nanášaného polovodiča, inak vzniknutá vrstva tzv. zrelaxuje a bude obsahovať neprípustné množstvo porúch. Pri miernom rozdiele mriežkových konštánt a veľmi tenkých vrstvách sa dá dosiahnuť stav, keď vrstva nezrelaxuje ale ostane tzv. napätá, s inými fyzikálnymi vlastnosťami než má materiál danej vrstvy za normálnych podmienok.

Kombináciou tenkých vrstiev polovodičov s rozličnou pásmovou štruktúrou je možné dosiahnuť stav, keď sa niektorá z tenkých vrstiev stane pre elektróny alebo diery dvojrozmernou kvantovou jamou, čo má za následok prejavenie sa rôznych kvantových javov. Praktickým dôsledkom je napr. zvýšenie pohyblivosti nosičov náboja, čo umožňuje vyrobiť tranzistory s vysokou medznou pracovnou frekvenciou (tzv. HEMT).

Hlavné použitie zlúčeninových polovodičov je v optoelektronike - LED, lasery, fotodetektory - a v mikrovlnnej elektronike.

Podľa počtu prvkov v zlúčeninovom a kompozitnom polovodiči hovoríme o binárnych (2), ternárnych (3) a kvaternárnych (4) kompozitoch a zlúčeninách.

Rozoznávame niekoľko skupín zlúčeninových polovodičov:
A III B IV: používajú sa hlavne na výrobu tranzistorov, diód, laserov a fotočlánkov. Do tejto skupiny patria najmä fosidy (GaP, InP), arzenity (GaAs, InAs) a antimonidy (InSb, AlSb, GaSB). Medzi najdôležitejšie patria:
Arzenid gália GaAs – výroba tranzistorov a diód, výrobe fotoelektrických článkov a optoelektronických súčiastok a má riaditeľný typ vodivosti. Používa sa pri teplote okolo 450 stupňov a pri frekvencii asi 10 na jedenástu Hz.
Arzenid india InAs - výroba laserov, Hallových sond, detektorov infra. zariadení.
Antimonit india InSb - má pohyblivosť e-, prejavuje sa u Hallovho javu (sondy), detektory infra. zariadení (termovízia).

A II B IV: chalkogenidy ortuti(HgS,HgSe,HgTe), chalkogenidy kadmia(CdS,CdSe,CdTe) a chalkogenidy zinku(ZnS,ZnSe).
Chalkogenidy ortuti sa používajú v monokryštalickom stave, majú veľmi malé zakázané pásmo. Používajú sa na výrobu citlivých detektorov žiarenia.
Chalkogenidy kadmia sa požívajú na výrobu počítačových častíc a slnečných batérií. Používajú sa tiež v monokryštalickom stave. CdS a CdTe sú spravidla polovodičmi typu N, ale CdTe môže mať vodivosť typu N alebo dokonca aj P.
Chalkogenidy zinku sa používajú na výrobu elektroluminisečných zariadení.
Oxid meďnatý (Cu2O) známejší pod názvom kuprox. Je to typický polovodič typu P. V obmedzenej miere sa používa na výrobu kuproxových usmerňovačov. V súčasnosti sa najviac používa na výrobu fotočlánkov a svetelných filtrov.
Sulfid telúrnatý (Tl2S) s riaditeľným typom elektrickej vodivosti. Má koeficient termoelektrického napätia až 1000 nano V*K-1. Je tiež najdôležitejším materiálom na výrobu termoelektrických batérií a má výborné fotoelektrické vlastnosti.

Nato aby sme zistili aké polovodičové vlastnosti bude mať daná zlúčenina potrebujeme vedieť Zintlovo pravidlo. To znie takto: Dvojzložková zlúčenina je polovodivá vtedy, keď je aspoň jedna jej zložka zo štvrtej alebo vyššej skupiny periodickej tabuľky prvkov.