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❒ 元素半導體

由一種元素鍵結形成的半導體稱為「元素半導體」。例如：＜圖一＞為矽(Si)晶圓，屬於4A族元素半導體，請自行參考元素週期表。元素半導體的發光效率很差，因此我們多利用它來製作運算元件，例如：矽晶圓所製作的元件不會發光，一般都用來製作電腦的中央處理器(CPU)、記憶體等積體電路(IC)。

圖一　矽晶圓的鍵結電子與化學鍵。

❒ 化合物半導體
由二種以上的元素鍵結形成的半導體稱為「化合物半導體」。例如：＜圖二＞為砷化鎵(GaAs)晶圓，屬於三五族化合物半導體(3A族的鎵與5A族的砷)。化合物半導體的發光效率極佳，因此我們多利用它來製作發光元件，例如：砷化鎵晶圓所製作的元件會發光，一般都用來製作發光二極體(LED)、雷射二極體(LD)等發光元件；此外，由於砷化鎵晶圓的原子振動頻率比矽晶圓高(每秒鐘振動的次數較多)，而且電子在砷化鎵晶圓中移動的速度比在矽晶圓中快，因此砷化鎵晶圓還可以用來製作「射頻積體電路(RF IC)」，有關低頻元件與高頻元件的持性將在後面詳細討論。知識力www.ansforce.com。

圖二　砷化鎵晶圓的鍵結電子與化學鍵。

❒ 化合物半導體的種類
化合物半導體的種類很多，只要具有兩種以上的元素混合起來就可以形成，但是必須遵守八隅規則，也就是每一個原子的周圍必須都有八個鍵結電子，請參考＜圖三＞元素週期表，工業上常見的化合物半導體有以下幾種：知識力www.ansforce.com。
➤三五族「二元素」化合物半導體：元素週期表上3A族任選一個元素與5A族任選一個元素混合形成，例如：砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、氮化鎵(GaN)等，請自行參考圖三的元素週期表。
➤三五族「多元素」化合物半導體：元素週期表上3A族任選二個以上的元素與5A族任選二個以上的元素混合形成，例如：砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、砷化鋁銦鎵(AlInGaAs)等，只要固體中所含有的3A族原子總數與5A族原子總數相等即可。
➤二六族「二元素」化合物半導體：元素週期表上2A族任選一個元素與6A族任選一個元素混合形成，例如：硫化鎘(CdS)、硫化鋅(ZnS)、鍗化鎘(CdTe)、硒化鋅(ZnSe)等。值得注意的是，元素週期表上2A族元素包括：鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)、鋇(Ba)、鐳(Ra)，而上面所提到的鎘(Cd)、鋅(Zn)等元素其實是在元素週期表中央的2B族元素(過渡金屬)，但是它們的性質仍然與2A族元素類似。

圖三　元素週期表。

【範例】
科學家們製作出那麼多種類的三五族與二六族化合物半導體，目的是什麼？
〔解〕
當我們對不同的化合物半導體材料施加電壓時會發出「不同顏色的光」，科學家們利用這種原理可以製作出不同顏色的發光元件，例如：交通號誌紅綠燈的紅光使用銻化鋁(AlSb)、黃光使用砷化鋁(AlAs)、綠光使用磷化鋁(AlP)等不同材料製作發光二極體(LED)，這個部分將在後面詳細介紹。

【延伸閱讀】其他詳細內容請參考「積體電路與微機電產業，全華圖書公司」。＜我要買書＞