グループ3および5要素が好まれる理由
* 価電子数:
* グループ3: これらの要素(ホウ素のような)には、3つの価電子があります。シリコンクリスタル(4価電子を含む)に追加すると、結晶格子に「穴」が作成され、P型半導体になります。
* グループ5: リンのような要素には、5つの価電子があります。 シリコンに追加すると、追加の電子を寄付し、N型半導体を作成します。
* シリコンとの互換性: これらの要素のサイズは比較的小さく、重大なひずみを引き起こすことなくシリコン格子に簡単に収まることができます。
* 制御の容易さ: それらのドーピング濃度は比較的簡単に制御でき、目的の特性を持つ半導体の生産を可能にします。
他の要素があまり一般的ではない理由:
* 価電子の不一致: 他のグループの要素は、シリコン格子のより重要な混乱を引き起こし、望ましくない特性につながります。
* 統合の難しさ: 他の多くの要素は、シリコン格子に組み込むことが困難であり、制御されたドーピングが課題となっています。
* 安定性とパフォーマンス: 一部の要素は、不純物を導入したり、半導体の長期的な安定性とパフォーマンスに影響を与える欠陥を引き起こす可能性があります。
その他のドーピングの可能性:
* グループ2および6要素: ベリリウム(グループ2)や酸素(グループ6)などの元素は、あまり一般的ではありませんが、ドーピングに使用できます。それぞれP型およびN型半導体を作成しますが、ドーピング濃度の制御はより困難です。
* 遷移金属: 一部の遷移金属(ニッケル、銅など)はドーピングに使用できますが、多くの場合、欠陥を導入し、半導体性能に悪影響を与える可能性があります。
* その他の半導体材料: ゲルマニウムやアルセニドガリウムなどのさまざまな材料から作られた半導体は、最適な性能のために異なるドーピング要素を使用する場合があります。
ドーピング要素の選択は、要因の複雑な相互作用の影響を受けていることを覚えておくことが重要です:
*特定の半導体材料
*目的の電気特性
*製造プロセス
*半導体の意図したアプリケーション
グループ3と5の要素が最も一般的に使用されていますが、進行中の研究では、半導体で望ましい特性を達成するための他の可能性を探ります。