Một số lý thuyết chủ yếu nghiên cứu các tính chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn

Loại vật liệu bán dẫn ngay từ khi ra đời đã được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực chế tạo các thiết bị bên trong máy móc như tivi, máy tính, hoặc những con chíp bán dẫn trong điện t

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Người hướng dẫn khoa học

TS PHẠM THỊ MINH HẠNH

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành và lòng biết ơn sâu sắc tới cô giáo

hướng dẫn – TS Phạm Thị Minh Hạnh người đã tạo điều kiện thuận lợi và

đưa ra ý kiến đóng góp chỉ đạo quý báu trong suốt quá trình học tập, nghiên

cứu và thực hiện khóa luận “Một số lý thuyết chủ yếu nghiên cứu các tính

chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn”

Đồng thời tôi xin cảm ơn sâu sắc đến thầy giáo, cô giáo trong tổ Vật lý

lý thuyết, khoa Vật lý trường ĐHSP Hà Nội 2 đã tạo điều kiện cho tôi hoàn thành khóa luận này

Trong quá trình nghiên cứu vì thời gian có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, hạn chế Vì vậy tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo và bạn đọc để khóa luận được đầy đủ và hoàn thiện hơn

Tôi xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, tháng 5 năm 2015

Sinh viên thực hiện

Đinh Thị Thắng

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan những nội dung mà tôi trình bày trong khóa luận tốt nghiệp này là kết quả nghiên cứu của riêng tôi dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN

LỜI CAM ĐOAN

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 SƠ LƯỢC VỀ BÁN DẪN 3

1.1.CẤU TRÚC TINH THỂ 3

1.1.1 Mạng tinh thể 3

1.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG QUAN TRỌNG CỦA VẬT LIỆU BÁN DẪN 11

1.2.1 Ứng dụng của một số bán dẫn nguyên tố 11

1.2.2 Những ứng dụng của vật liệu 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 12

1.2.3 Ứng dụng của hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐵𝑉𝐼 13

1.2.4 Ứng dụng của bán dẫn hữu cơ 14

1.2.5 Những ứng dụng quan trọng của bán dẫn vô định hình 15

1.2.6 Ứng dụng của bán dẫn hai chiều 16

KẾT LUẬN CHƯƠNG 1: 17

CHƯƠNG 2: MỘT SỐ LÝ THUYẾT CHỦ YẾU NGHIÊN CỨU CÁC TÍNH CHẤT NHIỆT ĐỘNG VÀ ĐÀN HỒI CỦA BÁN DẪN 18

2.1.CÁC PHƯƠNG PHÁP AB- INITIO 18

2.2 PHƯƠNG PHÁP LIÊN KẾT CHẶT 22

2.3 PHƯƠNG PHÁP THỐNG KÊ MÔMEN 25

2.3.1 Mômen trong vật lý thống kê 25

2.4 MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP KHÁC 30

2.4.1 Các thế kinh nghiệm 30

2.4.2 Các phương pháp mô hình hóa trên máy tính 32

KẾT LUẬN CHƯƠNG 2: 34

KẾT LUẬN 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO 36

MỞ ĐẦU

1 Lý do chọn đề tài

Có thể nói rất đúng thời đại chúng ta đang sống là “thời đại nguyên tử” song, đúng hơn cả phải gọi là “thời đại năng lượng nguyên tử học” bởi vì có thể nói chắc chắn rằng: không có những thành tựu của điện tử học hiện đại thì chúng ta không thể đi vào “thời đại nguyên tử” này được Chính vì thế mà bán dẫn chiếm một phần trong những địa vị hàng đầu của khoa học và kỹ thuật hiện đại

Thật vậy, việc nghiên cứu ứng dụng và phát triển của bán dẫn là vô cùng quan trọng đối với cuộc sống và sự phát triển của các nghành kỹ thuật điện tử Loại vật liệu bán dẫn ngay từ khi ra đời đã được ứng dụng rộng rãi trên nhiều lĩnh vực chế tạo các thiết bị bên trong máy móc như tivi, máy tính, hoặc những con chíp bán dẫn trong điện thoại, Điều đó chứng tỏ ứng dụng tuyệt vời của bán dẫn

Tìm hiểu tính chất của bán dẫn nói chung, tính chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn nói riêng sẽ cung cấp cho chúng ta một lượng kiến thức không nhỏ về bán dẫn Từ đó chúng ta có cái nhìn tổng quan về vật liệu bán dẫn Đó

cũng là lý do em chọn đề tài: “Một số lý thuyết chủ yếu nghiên cứu các tính chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn”

2 Mục đích nghiên cứu

- Tìm hiểu sơ lược về bán dẫn

- Tìm hiểu một số lý thuyết chủ yếu nghiên cứu các tính chất nhiệt động

và đàn hồi của bán dẫn

3 Nhiệm vụ nghiên cứu

- Tìm hiểu một số lý thuyết chủ yếu nghiên cứu các tính chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn

4 Đối tượng nghiên cứu

- Nghiên cứu các tính chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn

5 Phương pháp nghiên cứu

- Tra cứu, tìm kiếm và nghiên cứu tài liệu

- Thống kê, lập luận, diễn giải

6 Cấu trúc khóa luận

Chương 1: Sơ lược về bán dẫn

Chương 2: Một số lý thuyết chủ yếu nghiên cứu các tính chất nhiệt động và đàn hồi của bán dẫn

CHƯƠNG 1 SƠ LƯỢC VỀ BÁN DẪN

trong mạng tinh thể hai chiều

Ta bắt đầu từ việc nghiên cứu tính đối xứng (bất biến) của tinh thể đối với nhóm tịnh tiến Phép chuyển động của vật rắn mà trong đó điểm 𝑟⃗ bất kỳ chuyển thành điểm 𝑟⃗+ 𝑅⃗⃗ gọi là phép tịnh tiến một đoạn 𝑅⃗⃗ , ký hiệu là T( 𝑅⃗⃗ )

Ta viết tắt phép tịnh tiến như sau:

T( 𝑅⃗⃗ ) : 𝑟⃗ →(𝑟⃗+ 𝑅⃗⃗ ) ; với mọi 𝑟⃗

Ta nói rằng, một tinh thể có tính chất đối xứng đối với phép tịnh tiến một đoạn 𝑒⃗⃗⃗⃗⃗ theo hướng trục O𝛼, nghĩa là đối với T(𝑒𝛼 ⃗⃗⃗⃗⃗ ) nếu trong phép tịnh tiến 𝛼này mỗi nguyên tử dời chỗ đến vị trí của một nguyên tử khác cùng loại, còn tinh thể sau thì khi dịch chuyển sang một vị trí trùng khít với vị trí cũ Hình 1.1 diễn tả một thí dụ về sự sắp xếp các nguyên tử cùng loại trong một mạng tinh thể hai chiều Ta còn nói tinh thể như mô tả ở trên có tính chất tuần hoàn theo hướng O𝛼

Mọi tinh thể trong không gian ba chiều đều có tính bất biến (đối xứng) đối với phép tịnh tiến T (𝑒⃗⃗⃗⃗⃗ ), T ( 𝑒𝛼 ⃗⃗⃗⃗⃗), T (𝑒𝛽 ⃗⃗⃗⃗ ) theo ba hướng nào đó O𝛼, O𝛽, 𝛾

O𝛾, nghĩa là có tính chất tuần hoàn theo ba hướng này Trong mỗi tinh thể có thể chọn 3 hướng khác này bằng nhiều cách khác nhau (xem hình 1.2 với tinh thể 2 chiều)

Hình 1.2 : tinh thể hai chiều

Vì tinh thể là gián đoạn cho nên trong số tất cả các vectơ 𝑒⃗⃗⃗⃗⃗ (𝑒𝛼 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑒𝛽,⃗⃗⃗⃗) theo 𝛾

mỗi hướng tuần hoàn tinh thể có một vectơ ngắn nhất 𝑎⃗⃗⃗⃗⃗ ( 𝑎𝛼 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎𝛽,⃗⃗⃗⃗⃗ ) và 𝛾

Các phép tịnh tiến này tạo thành một nhóm, gọi là nhóm tịnh tiến, với quy

tắc nhân sau đây:

T( 𝑅⃗⃗⃗⃗⃗ ) T ( 𝑅1 ⃗⃗⃗⃗⃗) = T (𝑅2 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑅2+⃗⃗⃗⃗⃗) 3

1.1.1.1.2 Định nghĩa mạng Bravais

Tập hợp tất cả các điểm có vectơ bán kính R xác định bởi công thức (1.1)

tạo thành một mạng trong không gian gọi là mạng Bravais Mỗi điểm đó gọi

là một nút mạng Các vectơ 𝑎⃗⃗⃗⃗⃗, 𝑎1 ⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎2,⃗⃗⃗⃗⃗, gọi là các vectơ cơ sở của mạng 3

Bravais

1.1.1.1.3 Ô cơ sở

Bộ ba vectơ 𝑎⃗⃗⃗⃗⃗, 𝑎1 ⃗⃗⃗⃗⃗, 𝑎2 ⃗⃗⃗⃗⃗ gọi là các vectơ cơ sở, chiều dài của chúng được 3

gọi là hằng số mạng Hình hộp được tạo bởi các vectơ cơ sở gọi là ô đơn vị

hay ô cơ sở

Ô cơ sở là một thể tích không gian có tính chất sau:

a Khi thực hiện tất cả phép tịnh tiến tạo thành mạng Bravais, nghĩa là tất cả phép tịnh tiến có dạng (1.1), thì tập hợp tất cả các ô thu được từ ô ban đầu sẽ lấp đầy toàn bộ không gian, không để lại khoảng trống nào

b Hai ô khác nhau chỉ có thể có các điểm chung nằm trên mặt phân cách của chúng

c Ô cơ sở có thể tích:

𝑉1 = 𝑎⃗⃗⃗⃗⃗.[ 𝑎1 ⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑎2 ⃗⃗⃗⃗⃗ ] 2

1.1.1.1.4 Ô nguyên tố Wigner- Seitz

Có nhiều cách chọn ô cơ sở Các ô cơ sở mà các nút mạng chỉ nằm ở đỉnh hộp gọi là ô nguyên tố như ví dụ trong hình 1.3 Ô nguyên tố có thể tích nhỏ nhất và trong mỗi ô chỉ chưa một nút mạng

Hình 1.3 Ô nguyên tố lập phương đơn giản

Bao giờ cũng có thể chọn ô nguyên tố để sao cho nó có đầy đủ tính chất đối xứng của mạng Bravais Cách chọn nổi tiếng là chọn Wigner-Seitz, được xây dựng như sau : Lấy một nút 0 xác định trên mạng Bravais, tìm nút lân cận theo tất cả các phương, vẽ mặt phẳng trực giao với đoạng thẳng nối O với tất

cả các nút lân cận đó tại trung điểm của đoạn này Khoảng không gian giới

hạn bởi các mặt đó là ô nguyên tố Wigner – Seitz ( hình 1.4)

Hình 1.4 Ô nguyên tố Wigner- Seitz của mạng lập phương tâm mặt 1.1.1.1.5 Phân loại các mạng Bravais

Mạng Bravais là một tập hợp các điểm tạo thành từ một điểm duy nhất theo các bước rời rạc xác định bởi các vectơ cơ sở Trong không gian ba chiều

có tồn tại 14 mạng Bravais (phân biệt với nhau bởi các nhóm không gian) Tất

cả các vật liệu có cấu trúc tinh thể đều thuộc vào một trong các mạng Bravais này (không tính đến các giả tinh thể) 14 mạng tinh thể được phân theo các hệ tinh thể khác nhau được trình bày ở phía bên dưới:

1.1.1.1.6 Cấu trúc tinh thể

Trong một số tinh thể vật lý, mỗi ô cơ sở của mạng Bravais có thể chứa nhiều nguyên tử cùng loại hoạc khác loại nằm ở các điểm có vectơ bán kính xác định Mạng Bravais cùng với tập hợp các vectơ bán kính của tất cả các nguyên tử trong ô cơ sở tạo thành một cấu trúc tinh thể Ta thường gặp các

cấu trúc tinh thể như sau :

a Cấu trúc loại kim cương: gồm hai mạng Bravais lập phương tâm diện lồng vào nhau, nút của một mạng nằm trên đường chéo không gian của mạng kia và xê dịch đi một đoạn bằng đường chéo Ô cơ sở chứa hai nguyên tử cùng loại nằm ở các điểm có tọa độ là O và nằm ở các điểm

có tọa độ là 𝑎

4 ( 𝑖⃗+𝑗⃗⃗⃗⃗⃗+𝑘⃗⃗⃗⃗⃗⃗) Cấu trúc này được mô tả như hình 1.6a

b Cấu trúc loại kẽm pha: gồm hai loại nguyên tử khác nhau với số lượng bằng nhau nằm trên hai mạng lập phương tâm diện lồng vào nhau giống như mạng kim cương, do đó mỗi nguyên tử có 4 nguyên tử loại khác nằm ở 4 nút lân cận gần nhất

c Cấu trúc loại muối ăn: gồm hai nguyên tử khác nhau (Na và Cl chẳng hạn) có số lượng bằng nhau nằm xen kẽ trên các nút của mạng lập phương đơn, do đó mỗi nguyên tử có 6 nguyên tử khác loại khác nằm ở các nút lân cận gần nhất Các nguyên tử thuộc mỗi loại nằm ở các nút mạng lập phương tâm diện, hai mạng này lồng vào nhau, mạng nọ xê dịch đi so với mạng kia một đoạn bằng vectơ cơ sở của mạng lập phương tâm diện của mỗi loại nguyên tử chứa 2 nguyên tử một nguyên tử loại đã cho ở điểm có tọa độ O và nguyên tử loại kia ở điểm 𝑎

2 ( 𝑖⃗+𝑗⃗⃗⃗⃗⃗+𝑘⃗⃗⃗⃗⃗⃗) Cấu trúc này được mô tả như hình 1.6 b

Hình 1.6 a cấu trúc tinh thể muối ăn

Hình 1.6 b cấu trúc tinh thể kim cương

Mạng đảo là mạng không gian được xác định từ ba vectơ 𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑏1,⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑏2,⃗⃗⃗⃗⃗ được 3xác định như sau:

𝑏⃗⃗1 = 2𝜋 [𝑎⃗2 𝑎⃗3]

𝑎⃗1[𝑎⃗2 𝑎⃗3]𝑏⃗⃗2 = 2𝜋 [𝑎⃗3 𝑎⃗1]

𝑎⃗2[𝑎⃗2 𝑎⃗3]𝑏⃗⃗3 = 2𝜋 [𝑎⃗1 𝑎⃗2]

𝑎⃗3[𝑎⃗2 𝑎⃗3]

Với 𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑏1,⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑏2,⃗⃗⃗⃗⃗ là các vectơ cơ sở của mạng đảo.3

Vị trí mỗi nút mạng được xác định bởi vectơ:

𝐺⃗=𝑚1𝑏⃗⃗⃗⃗ + 𝑚1 2𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ + 𝑚2 3𝑏⃗⃗⃗⃗⃗ 3

Tính chất 2: Độ lớn của vectơ mạng đảo có thứ nguyên của nghịch đảo

của chiều dài

Tính chất 3: Hình hộp chữ nhật dựng nên từ ba vectơ cơ sở của mạng đảo

𝑏1,

⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑏⃗⃗⃗⃗⃗⃗ 𝑏2,⃗⃗⃗⃗⃗ được gọi là ô sơ cấp của mạng đảo và có thể tích: 3

𝑉𝑐𝑔 = 𝑏⃗⃗1[𝑏⃗⃗2 𝑏⃗⃗3] = (2𝜋)3

𝑉𝑐 Trong đó 𝑉𝑐 là thể tích ô sơ cấp của mạng thuận

𝑉𝑐= 𝑎⃗⃗⃗⃗⃗.[𝑎1 ⃗⃗⃗⃗⃗2𝑎⃗⃗⃗⃗⃗] 3

Định lý 1: Vectơ mạng đảo

𝐺⃗=h𝑏⃗⃗⃗⃗ + k𝑏1 ⃗⃗⃗⃗⃗ + l𝑏2 ⃗⃗⃗⃗⃗ 3vuông góc với mặt phẳng (ℎ𝑘𝑙) của mạng thuận

Định lý 2: Khoảng cách 𝑑(ℎ𝑘𝑙) giữa hai mặt phẳng liên tiếp nhau thuộc họ mặt phẳng (ℎ𝑘𝑙) bằng nghịch đảo của độ dài vectơ mạng đảo 𝐺⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗⃗ nhân với (ℎ𝑘𝑙)2𝜋

|𝐺⃗(ℎ𝑘𝑙)|

1.2 MỘT SỐ ỨNG DỤNG QUAN TRỌNG CỦA VẬT LIỆU BÁN DẪN 1.2.1 Ứng dụng của một số bán dẫn nguyên tố

1.2.1.1 Ứng dụng của bán dẫn silic

Silic là vật liệu quan trọng được sử dụng nhiều nhất trong công nghiệp điện

tử

Silic là vật liệu chủ yếu, quan trọng để chế tạo các linh kiện điện tử, mạch

vi điện tử Silic là vật liệu thích hợp nhất với công nghệ planar là công nghệ chính trong công nghệ chế tạo linh kiện và mạch vi điện tử Silic không phải

là vật liệu quang điện tử nhưng người ta đang nghiên cứu silic có cấu trúc nano và những lớp 𝑆𝑖𝑥𝐺𝑒1−𝑥 nuôi trên đế silic để ứng dụng vào quang điện tử

và những lĩnh vực khác

Silic có cấu trúc nano bao gồm: Si nano- tinh thể, dây lượng tử, chấn lượng

tử và silic xốp Trong các cấu trúc nano, hiệu ứng nhốt lượng tử thường đưa đến hiện tượng tăng cường hiệu suất phát xạ và sự dịch chuyển về phía năng lượng cao của pic phát xạ, sự dịch chuyển này phụ thuộc vào kích thước cấu trúc nano Phương hướng thứ hai sử dụng là sử dụng chuyển tiếp dị chất đưa đến vật liệu có thể dùng để chế tạo các linh kiện tác động nhanh, công suất lớn Bề rộng vùng cấm của GeSi nhỏ hơn, phù hợp với ứng dụng chế tạo detector vùng hồng ngoại Ví dụ thứ hai là epitaxy dị chất với lớp co dãn Người ta thấy rằng bề dày tới hạn của lớp co giãn trong chuyển tiếp dị chất Si

và Ge tinh khiết là 1mm trong khi đó bề dày tới hạn trong chuyển tiếp Si-

𝑆𝑖0,8𝐺𝑒0,2 𝑙à 100𝑛𝑚 vậy chế tạo các cấu trúc epitaxy dị chất với lớp co giãn hay siêu mạng các lớp co giãn cũng cho phép chúng ta “thiết kế” bề rộng vùng cấm và thậm chí là cấu trúc năng lượng của vật liệu

1.2.1.2 Những đặc điểm ứng dụng germani

Germani là một bán dẫn được nghiên cứu ứng dụng rất sớm cùng với silic

để chế tạo các linh kiện điện tử như diode, transistor

Ngày nay germani thường được sử dụng trong các mục đích sau:

- Làm đế trong công nghệ epitaxy chế tạo các cấu trúc dị chất với một

1.2.2 Những ứng dụng của vật liệu 𝑨𝑰𝑰𝑰𝑩𝑽

Các vật liệu 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 thường có dạng tinh thể hoàn hảo, đúng thành phần hợp thức, tạo bán dẫn loại n và bán dẫn loại p bằng cách pha tạp Hạt dẫn, đặc biệt là điện tử, trong đa số các chất 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 có độ linh động cao, nhiều bán dẫn 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 là bán dẫn vùng cấm thẳng có hệ số tái hợp bức xạ cao Vì vậy các chất 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 được dùng để chế tạo các linh kiện quang điện tử bao gồm các nguồn phát bức xạ điện từ như diode phát quang, diode laser, các photo- detector, các linh kiện điện tử hoạt động nhanh

Các hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 có bề rộng vùng cấm dưới 0,5ev như InSb, InAs được xếp vào loại bán dẫn vùng cấm hẹp, được ứng dụng trong lĩnh vực quang- điện tử hồng ngoại Các hợp chất có bề rộng vùng cấm như GaN, AIN được xếp vào bán dẫn vùng cấm rộng, được sử dụng trong lĩnh vực quang- điện tử vùng khả kiến và vùng cực tím cũng như để chế tạo các linh kiện công suất cao hoạt động ở nhiệt độ cao

Ngày nay một số hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 dạng nitride như InN, AIN được xem như những bán dẫn vùng cấm rộng có triển vọng: 2eV, 3,4 eV, 6,3eV Các

bán dẫn vùng cấm thẳng có bề rộng vùng cấm kéo dài từ 2eV đến 6,3eV, nghĩa là trải dài từ vùng khả kiến đến vùng ngoại tử

Dung dịch ba nguyên dạng ( 𝐴𝑙𝑥𝐺𝑎1−𝑥𝐴𝑠 𝑣à 𝐺𝑎𝐴𝑠1−𝑥𝑃𝑥 ) và dung dịch rắn bốn nguyên ( 𝐺𝑎𝑥𝐼1−𝑥𝐴𝑠𝑦𝑃1−𝑦) cho phép chúng ta thiết kế, điều chỉnh những tính chất của vật liệu theo mong muốn, thích hợp với những linh kiện cần chế tạo dựa vào sự thay đổi thành phần x và y Các chất bán dẫn hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉

được sử dụng để chế tạo các cấu trúc dị chất trên các đế như GaAs hay InP Bằng cách chọn các giá trị x, y có thể đạt được độ tương thích cao về hằng số mạng giữa đế và lớp epitaxy cũng như đạt được những tính chất, thông số cần thiết của lớp epitaxy

GaAs cũng có thể được nuôi theo phương pháp epitaxy dị chất trên các đế như Ge, Si Đặc biệt là epitaxy GaAs trên đế Si có một ý nghĩa quan trọng trong công việc tích hợp các linh kiện quang điện tử dựa trên hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉

(GaAs) và mục đích tích hợp điện tử trên chip Si

Ứng dụng cuối cùng là sử dụng các vật liệu 𝐴𝐼𝐼𝐼𝐵𝑉 để chế tạo các linh kiện quang điện tử có thể chế tạo nên các cấu trúc nhiều giếng lượng tử Dựa trên những hợp chất này có thể tạo nên những cấu trúc cho phép thiết kế, điều chỉnh cấu trúc vùng năng lượng của vật liệu, thiết kế được những linh kiện bán dẫn mới với những đặc trưng mong muốn

1.2.3 Ứng dụng của hợp chất 𝑨𝑰𝑰𝑩𝑽𝑰

Một số ứng dụng quan trọng của hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐵𝑉𝐼 là sử dụng để chế tạo màu huỳnh quang trong các thiết bị hiển thị (như hiển thị nhờ chùm điện tử- CRT, hiện thị bản phẳng điện huỳnh quang sử dụng ZnS: Ag, ZnS:Mn); chế tạo các photodetector trên cơ sở hệ (𝐻𝑔1−𝑥𝐶𝑑𝑥Te), chế tạo các cửa sổ bảo vệ

và tế bào quang điện, detecto hạt nhân (CdTe); chế tạo pin mặt trời từ vật liệu CdS CdTe; chế tạo các diode phát quang sóng ngắn (laser ánh sáng xanh), các

hệ quang- điênh tử tích hợp với silic và GaAs

Ngày nay công nghệ vật liệu vẫn chưa cho phép chế tạo những thỏi đơn tinh thể hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐵𝑉𝐼 như đối với silic hay GaAs, vì vậy các hợp chất 𝐴𝐼𝐼𝐵𝑉𝐼được sử dụng chủ yếu dưới dạng màng mỏng, lớp mỏng thậm chí dưới dạng bột đa tinh thể

1.2.4 Ứng dụng của bán dẫn hữu cơ

1.2.4.1 Ứng dụng tính chất điện

Kết hợp giữa những tính chất đặc biệt của polyme và những tính chất điện như một bán dẫn, polyme có thể sử dụng vào nhiều mục đích đặc biệt liệt

kê dưới đây:

- Làm vật liệu chế tạo các thiết bị điện, điện tử

- Chế tạo lớp chuyển tiếp p-n, các điốt

- Chế tạo các linh kiện màng mỏng

- Chế tạo các linh kiện dựa trên dòng điện giới hạn bởi điện tích khối

- Chế tạo nhiệt điện trở

- Chế tạo các cảm biến cơ học, cảm biến tenxơ

- Sử dụng như một pin nhiệt điện, các bộ làm lạnh nhiệt điện

1.2.4.2 ứng dụng những tính chất quang và quang điện

Kết hợp những tính chất đặc biệt của polyme và các tính chất quang và quang điện người ta có thể ứng dụng polyme vào những mục đích sau đây:

- Chế tạo đetectơ hồng ngoại

- Polyme là vật liệu quan trọng để chế tạo các photorexepto sử dụng trong kỹ thuật chụp ảnh tĩnh điện và những lĩnh vực liên quan

- Polyme dùng để chế tạo lớp quang dẫn trong camera vô tuyến truyền hình

- Chế tạo các tế bào quang điện, pin mặt trời

1.2.4.3 Bán dẫn hữu cơ được sử dụng như một vật liệu tích cực của laser

- Hướng thứ nhất sử dụng bức xạ kích thích do chuyển mức điện tử trong phân tử của polyme bán dẫn

- Hướng thứ hai sử dụng polyme bán dẫn như một vật liệu chủ yếu, quá trình bơm quang học và phát xạ cưỡng bức được thực hiện trên hệ các mức năng lượng của ion kim loại đất hiếm chứa trong polyme

1.2.5 Những ứng dụng quan trọng của bán dẫn vô định hình

Lần đầu tiên ở Việt Nam, các nhà khoa học Viện Vật lý Kỹ Thuật (Đại học Bách Khoa Hà Nội) đã nghiên cứu, chế tạo thành công vật liệu từ vô định hình với các tính chất từ và hiệu ứng vật lý mới

Vật liệu này đã được ứng dụng sản xuất loại biến áp tần số cao góp phần làm giảm trọng lượng máy hàn cá nhân từ 50 kg xuống còn 5 kg, máy sục khí ozone Đặc biệt với công nghệ này, nước ta đã chế tạo, thay thế được một số thiết bị khí tài quân sự trong nước, không cần nhập khẩu

Viện Vật lý Kỹ thuật đã sản xuất gần 3.000 linh kiện đưa vào thay thế trong khí tài quân sự Khí tài vận hành cho những thông số kỹ thuật đạt chất lượng cao không kém linh kiện của Liên Xô (cũ) Theo đánh giá của nhiều nhà chuyên môn, máy hàn cá nhân nặng 5 kg, mối hàn mịn đẹp; máy ozone có tính năng như máy ozone của Mỹ nhưng sản xuất tại Việt Nam có giá là 499.000 đồng, rẻ hơn rất nhiều lần so với máy ngoại nhập “Linh hồn” của những loại máy đó chính là ứng dụng vật liệu từ vô định hình

Tiến sĩ Nguyễn Hoàng Nghị, Viện Vật lý Kỹ thuật cho biết: "Viện đang chuyển giao công nghệ sản xuất vật liệu từ vô định hình cho Nhà máy quốc phòng M1 (Bộ Quốc phòng) Với những đặc tính ưu việt của loại Vật liệu từ này, trong tương lai khả năng ứng dụng vào sản xuất kỹ thuật và thiết bị đời sống là rất lớn"

1.2.6 Ứng dụng của bán dẫn hai chiều

Việc nghiên cứu và tạo ra các bán dẫn có cấu trúc thấp chiều, chính là cơ

sở của sự phát triển mạnh mẽ máy tính, các thiết bị điện tử hiện đại thế hệ mới siêu nhỏ, thông minh và đa năng như hiện nay Đặc biệt, các hiệu ứng động của hệ thấp chiều đã tạo tiền đề quan trọng cho việc chế tạo hầu hết các thiết

bị quang điện tử hiện đại mà ưu điểm của chúng vượt trội so với các linh kiện, vật liệu chế tạo theo công nghệ cũ Hàng loạt các linh kiện, thiết bị điện tử được ứng dụng công nghệ bán dẫn thấp chiều đã và đang được tạo ra, chẳng hạn như: các lase bán dẫn chấm lượng tử, các điôt huỳnh quang điện, pin mặt trời, các vi mạch điện tử tích hợp thấp chiều,… Đó là các ứng dụng quan trọng mà các các nhà khoa học vật lý đạt được khi nghiên cứu về các hiệu ứng động trong hệ bán dẫn thấp chiều Một trong nhiều thành tựu khoa học nổi bật của các nhà khoa học vật lý khi nghiên cứu về bán dẫn thấp chiều đã được ghi nhận bằng giải Noben Vật lý năm 2000 cho hai nhà vật lý Zhores Alferov (Học viện kỹ thuật Ioffe-Nga) và Herbert Kroemer (Đại học California tại Santa Barbara, Hoa Kỳ)