半導体について学ぶ

電気陰性度を利用した特許にはどのようなものがあるかを把握するため、明細書を検索してみました。
そこで、半導体装置の製造に電気陰性度が関係していることを知りました。

世界的な半導体不足によりあらゆる産業に影響が出ているといわれています。
家電やパソコンなどにも使われ、日々の暮らしの中で欠かせない存在になっているというのに、私は半導体についてほとんど知りません。

半導体といわれて思いつくのは、「電気が流れる物質と電気が流れない物質の中間の物質でできていて、電気を流したり止めたりして制御することができる」ということくらいです。

EKWordsでチェックしてみましたが、特に半導体レーザーの製造技術については未知語が多すぎてまったく読み進めることができません。

まずは半導体について調べてみることにしました。

物質には電気を通しやすい導体と電気を通しにくい絶縁体があります。半導体は、導体と絶縁体の中間くらいの性質を持つ物質です。

導体には抵抗が低く、電気を通しやすい金、銀、銅、鉄などがあります。

絶縁体には抵抗が高く、電気を通しにくいゴム、ガラス、セラミックなどがあります。

半導体の材料にはゲルマニウムやシリコンなどがあります。 2種類以上の化合物からなる半導体は「化合物半導体」と呼ばれ、半導体レーザーや発光ダイオードなどに使われています。

導体は常に電気を流そうとしますが、絶縁体は電気を流そうとはしません。
その中間の性質の半導体は、条件によって電気を流したり流さなかったりします。

半導体にある元素を加えることによって電気が流れやすくなります。
この性質によって、半導体は整流したり制御したりすることができるのです。

半導体の材料として代表的なものがシリコン（ケイ素：Si）です。

原子番号14のSiは電子を14個持っています。最外殻電子数（いちばん外側の軌道に存在する電子数）は4個です。ケイ素（Si）はこのように共有結合を作っています。

このように規則正しく結晶を作ったSiは電気をほとんど通しません。そのため、ある不純物を加えてSiに電流を流せるようにします。

半導体には、n型半導体、p型半導体という型があります。

n型半導体は英語でnegative semiconductorといい、電子が1個余っている状態になっています。

Siにリン（P）を加えた場合

n型半導体に電圧をかけると余った電子が移動し、電子の移動とは逆の方向に電流が流れます。

p型半導体は英語でpositive semiconductorといい、結合部分に電子が入っていない空席（ホール）があります。

Siにホウ素（B）を加えた場合

p型半導体に電圧をかけると正孔（ホール）が移動し、その移動する方向に電流が流れます。

半導体レーザーは、n型半導体とp型半導体の間に活性層という層をはさんだサンドイッチ型の構造をしています。

電圧をかけることでn型半導体からは電子が、p型半導体からは正孔が活性層に移動し、活性層内で出会って結びつきます。この現象を「再結合」といい、再結合が起こるときエネルギーが放出されて光を発生します。

ここまで理解したところで、少しばかり半導体とお近づきになれたような気がしました。半導体装置の製造方法における電気陰性度の利用についてはまだ踏み込めていないのですが、明細書の読み込みは保留とし、ビデオセミナーに戻ります。