化合物半導体

　化合物半導体は2つの元素を組み合わせるため、組み合わせを変えることによりたくさんの種類の半導体を作製することができる。電子移動度が大きいGaAsやバンドギャップの大きいGaNなど、優れた特性をもつものも多い。

ガリウムは金属で、ガリウムひ素化合物は半導体です。

種類	波長	メモ
GaAs	500〜1,000	可視LED(緑−赤)、赤外LED、LD、電子デバイス
GaP	500〜700	可視LED(緑−赤)
InP	1,000〜1,600	光通信用受光素子、LD
GaN	350〜530	可視LED(紫−緑)、LD
GaAsP	350〜530	第3世代 光電変換材料

● III-V族半導体

III-V族半導体は、III族元素とV族元素を用いた半導体である。

代表的なIII族(13族)元素としてはアルミニウム(Al)・ガリウム(Ga)・インジウム(In)、
V族(15族)元素としては窒素(N)・リン(P)・ヒ素(As)・アンチモン(Sb)である。
この他、ボロン(B)、タリウム(Tl)、ビスマス(Bi)もそのIII-V族化合物半導体を構成する元素である。
またV族元素として窒素を用いたGaN（窒化ガリウム）、AlN（窒化アルミニウム）、InN（窒化インジウム)等を特に窒化物半導体と呼ぶ。

代表的な半導体であるシリコン(Si)と比較して、III-V族化合物半導体はその多くが直接遷移型の半導体であるため、発光ダイオード(LED)や、レーザダイオード(LD)をはじめとする発光素子やフォトダイオードといった受光素子に用いられる。例えば現在の赤・緑・青色などの発光ダイオードは、その多くがIII-V族半導体を材料としている。また、極超短波以上の増幅には、GaAsを用いた電界効果トランジスタ（FET）が広く使われている。
これらIII族とV族元素を1つずつ組み合わせたGaAs（ガリウム砒素）、InP（インジウム燐）、GaN(窒化ガリウム）といったものを2元系混晶と呼び、結晶基板として用いられる。 更に、結晶基板の上に結晶成長することで、例えばInGaAs、GaInNAs（ゲイナス）といった3元系や4元系の化合物半導体を作成することが可能である。3元以上の混晶では、その組成比によってバンドギャップエネルギーや、格子定数を連続的に変化させることが特長である。更に、結晶成長する際にバンドギャップ値を変化させた層を組み合わせることで、量子井戸構造などの量子効果を得ることも可能である。

● II-VI族半導体

II-VI族半導体は、II族元素とVI族元素を用いた半導体である。II族元素としてはマグネシウム・亜鉛・カドミウム・水銀が、VI族元素としては酸素・硫黄・セレン・テルルがよく用いられている。

これらを組み合わせて、ZnO(酸化亜鉛)やCdTe(カドミウムテルル)、ZnSe(セレン化亜鉛)などが作製される。 II-VI族半導体はイオン結晶性が強く、固いがもろいものが多い。 また、組成を変えることでバンドギャップを大きく変化させることができる。可視光や赤外線領域に相当するバンドギャップを持つものは、発光素子や受光素子の材料として用いられている。

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