¿Por qué el silicio y el germanio son los dos materiales semiconductores más utilizados?

Answer 1

En realidad, el silicio se usa más ampliamente que el germanio. Y las razones están a continuación:

1. El silicio es el tercer material investigado en el mundo , después del acero y el hormigón. Esto significa que sabemos sobre las cosas de Si que deseamos saber sobre otros materiales.
2. El silicio está muy extendido y es barato . No hay escasez de arena todavía ;-).
3. El proceso de fabricación de obleas de Si (proceso Czochralski), de 200 y 300 mm, está muy bien establecido, es robusto, tiene un rendimiento muy alto y es económico . Por cierto, hay obleas de 450 mm en el mercado.

Oblea de 200 mm y 450 mm

1. Si tiene prioridades térmicas y mecánicas superiores en comparación con los materiales semiconductores disponibles. Esta es la razón principal por la que las obleas de 300 mm y superiores (450 mm) son solo Si .
2. El Si intrínseco tiene un intervalo de banda de 1.12 [protegido por correo electrónico] K. Este es un número “bueno”: permite una fácil manipulación hacia sustratos de tipo N y P y una gran cantidad de materiales Gate.
3. El 90% de los fabricantes actuales de ULSI usan obleas de Si. Esto significa que el 90% de los métodos de procesamiento son basados ​​en Si / compatibles con Si. Detrás de esos números hay billones de dólares .
4. A partir del nodo de 22/16 nm, cuando todas las grandes empresas cambiaron a la tecnología TriGate / FinFET, Si se convirtió en la mejor opción. Esto se debe a los requisitos de la red para la alta relación de aspecto de las aletas y la comparabilidad de los materiales III / V.
5. Los salicidas ( siliciotas autoalineados) están disponibles para múltiples metales, incluidos los elementos de tierras raras, lo que permite una excelente compatibilidad de contacto.

Dato curioso # 1 : la capa epitaxial en la parte superior de la oblea de Si de 300 mm es uno de los materiales más puros que los humanos pueden fabricar. Es 99.9999% de Si puro.

Dato curioso # 2 : por razones 1,2,4,5 Si es también el material principal en paneles solares.

Answer 2

Daniel Fishman ha dado respuestas sobre silicio

Sin embargo, desafiaría la pregunta: ¿por qué el silicio y el germanio son los dos materiales semiconductores más utilizados?

El germanio no se usa ampliamente.

Solía ​​ser en la década de 1950, antes de que se usara Si (y sería un seguimiento interesante sobre por qué)

Pero hoy en día el silicio es casi universal.

Hay otros semiconductores:

• El arsidenide de galio (GA) se usa para frecuencias altas, por ejemplo, la etapa de RF en un teléfono celular;
• IndiumPhosphide (InP) para frecuencias muy altas (por ejemplo, fibra óptica)
• Nitruro de galio (GaN) para RF de alta potencia (por ejemplo, la radio en una estación base)
• Carburo de silicio (SiC) para alta temperatura (p. Ej., Dentro de los motores de los automóviles)

Pero AFAIK Germanium no se usa mucho en estos días.

El silicio es casi universal.

NB Hubo Silicio-Germanio SiGe) que hace que el silicio normal sea más rápido. Trabajé en el lanzamiento de eso cuando se inventó por primera vez;)

Pero es un nicho y rara vez se usa en estos días.

Answer 3

En Short Silicon y Germanium tienen 4 electrones su capa orbital y tienen una excelente movilidad de electrones.