II-VI-Verbindungshalbleiter

Als II-VI-Verbindungshalbleiter oder kurz II-VI-Halbleiter bezeichnet man Verbindungshalbleiter, die aus Elementen der 2. Hauptgruppe (Erdalkalimetalle) bzw. Gruppe-12-Elementen und Elementen der 6. Hauptgruppe (Chalkogene) bestehen. II-VI-Halbleiter werden in der Halbleitertechnik eingesetzt und eignen sich auf Grund einer großen Bandlücke prinzipiell für Halbleiterlaser im kürzerwelligen Spektralbereich. Gerade für grüne Laser scheinen II-VI-Halbleiter bislang recht erfolgversprechend.

Vertreter

Typische Vertreter der II-VI-Verbindungshalbleiter sind Sulfide (z. B. Zinksulfid, Cadmiumsulfid), Selenide (z. B. Zinkselenid, Cadmiumselenid) und Telluride (z. B. Cadmiumtellurid, Zinktellurid, Berylliumtellurid). Fast alle Verbindungen bilden Kristalle mit Zinkblende-Struktur.

In der Halbleitertechnik werden darüber hinaus noch ternäre Verbindungen wie (Zn,Cd)Se, Zn(S,Se), (Be,Zn)Se oder (Be,Cd)Se verwendet, die eine höhere Stabilität (vor allem Beryllium-Verbindungen) aufweisen.

Herstellung

II-VI-Verbindungshalbleiter werden technisch durch epitaktisches Wachstum hergestellt, wobei als Substrat III-V-Verbindungshalbleiter (Heteroepitaxie) oder seltener ebenfalls II-VI-Halbleiter-Materialien (Homoepitaxie) verwendet werden. Als Substratmaterial hat sich dabei vor allem GaAs durchgesetzt, wobei auch ZnSe und InP Verwendung finden. Probleme können sich dabei durch Verspannungen auf Grund unterschiedlicher Gitterkonstanten von Substrat und Halbleiter ergeben.

Zur Dotierung von II-VI-Halbleitern eignen sich Elemente der 3. sowie 7. Hauptgruppe und Gruppe-15-Elemente.

Eigenschaften

II-VI-Verbindungshalbleiter besitzen gegenüber Silizium den Vorteil, dass man ihre Bandlücke mit der Materialzusammensetzung variieren kann. Es lassen sich damit gezielt die elektrischen Eigenschaften verändern, die man für Anwendungen in der Optoelektronik benötigt. Diese Halbleiter werden daher hauptsächlich für Leucht- und Laserdioden verwendet.

Wichtige Materialparameter sind daher zum einen die (Energie der) Bandlücke. Sie bestimmt, welche Wellenlänge des Lichtes (Energie der Photonen) bei optischen Anwendungen emittiert bzw. absorbiert werden kann. Zum anderen spielt die Gitterkonstante des Materialsystems eine Rolle. Da die Halbleiter nur epitaktisch hergestellt werden können, müssen die Materialien aufeinander abgestimmt werden. Gitterversatz kann dabei einerseits die Stabilität des Gitters beeinträchtigen, andererseits lässt sich damit die Bandlücke variieren.

Literatur

• Elvira Moeller (Hrsg.): Handbuch Konstruktionswerkstoffe: Auswahl, Eigenschaften, Anwendung. 1. Auflage. Hanser, 2007, ISBN 978-3-446-40170-9.