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半導体の原料
「第1章 半導体の基礎」のPDFダウンロード (PDF:1.3MB)
代表的な半導体の原料であるIV族*のシリコン (Si) やゲルマニウム (Ge) は、純粋な結晶 (真性半導体) では絶縁体に近い物質ですが、わずかな不純物を添加 (拡散・ドーピング) することで、電気抵抗が大きく低下し導体のような特性を示します。添加する不純物の種類によって、n型半導体とp型半導体を作る事が出来ます。n型半導体の形成に用いられる不純物としては、リン (P) やヒ素 (As)、アンチモン (Sb) などが、p型半導体の場合の不純物としては、ホウ素 (B) やガリウム (Ga)、インジウム (In) などが主に使われます。
シリコン半導体のような単元素を原料にしているものに対し、複数の元素を原料にした半導体を化合物半導体と言います。組み合わせとしては周期表のIII族とV族、II族とVI族、IV族同士などがあります。最近話題のワイドバンドギャップ半導体であるSiCやGaNなども化合物半導体です。
*: 現在一般的には長周期表が用いられますが、短周期表では原子の電子殻を基準に配置されており、半導体の原料となる元素の特性や動作を説明しやすいことから、ここでは短周期表を使用しています。短周期表では元素の族をローマ数字、長周期表ではアラビア数字を用い、その値も異なります。例えばSiはIV族、同時に14族でもあります。
