什么时候使用哪种半导体？

因此我知道硅是迄今为止最常见的半导体。但是我也知道还有很多其他选择。碳化硅，锗，SiGe合金，砷化镓，磷化铝镓，听起来很可怕的碲化汞镉...

那么，设备设计师会选择哪些属性呢？我了解对于匹配带隙以提供正确的光子能量的LED和激光二极管来说，这是一个原因，但是还有其他原因吗？

锗曾经是首选的半导体，但是它很早就被硅引导出来了，现在几乎找不到锗成分。这是为什么？同样，没有人再使用硒整流器（尽管它们具有更明显的缺点，例如极低的反向击穿电压及其物理尺寸）。

这个问题有很多问号。我希望那不是太多。我自己对此感到很好奇，但同时我也想将其作为可供他人使用的资源，因此我尝试了尽可能多的内容，而又不会偏离本主题。

硅具有许多优势，使其成为主要的半导体材料：

• 天然氧化物。这是MOSFET开发的关键。
• 相对较好的物理鲁棒性。其他一些竞争性材料则更易碎，仅由于晶片的机械破损而导致生产损失。
• 自然丰富。硅是地壳中含量第二高的元素，虽然很容易将其提炼成电子产品所需的纯度，但使它易于开采。

此外，由于硅的使用如此广泛，因此规模经济使其在硅中生产芯片或器件的成本大大低于其他半导体。

因此，如果硅能够胜任这项工作，我们几乎总是会选择硅来实现低成本。

如果需要，我们可以选择其他材料

• 直接间隙材料，通常用于LED等光源。
• 一个特定的带隙。例如，对于用于检测1550nm波长的光电二极管，需要小于约0.8eV的带隙。
• 高载波迁移率，允许使用更高频率的设备。为此，您将看到使用的材料如SiGe，GaAs，GaN或InP。
• 一种特定的晶格常数，用于在另一种材料的基板上外延生长一种材料。设计晶格常数和带隙的能力是为什么您看到使用GaAlAsP等三元和四元化合物的原因。

我将撇开掺杂剂的选择问题，因为1）我对此几乎一无所知，以及2）每种半导体材料的掺杂剂选择可能会有所不同。