半导体二极管的起源和发展
作者：admin 点击：
次 发布时间：2023-10-30
半导体二极管的起源和发展
起源
1874年，卡尔·布劳恩（Karl Ferdinand Braun）发现，某些金属硫化物（半导体）在与金属接触后，会表现出一定的单向导通特性，并制成了首个固态半导体检波器。现在我们则知道，这种检波器其实是一种肖特基二极管。
1940年通过合理调控半导体中的掺杂杂质类型和浓度、选择具有合适费米能级的金属材料，贝尔实验室的科学家们制备出了性能更好的肖特基二极管、PN结二极管。二极管两侧的电压则可以改变二极管势垒的高度和宽度，使电荷在二极管中的流通变得更困难或更容易，从而实现二极管的单向导通特性，由此半导体二极管诞生。
逐步发展
然而半导体二极管的功能有限，研究人员尝试对半导体二极管进行升级。1947年，贝尔实验室的肖克利（William Shockley）、巴丁（John Bardeen）和布拉顿（Walter Brattain）在半导体二极管中增加了一个电极，形成了集电极、基极、发射极三极结构，并使用基极来调控发射极到集电极之间的电流，随后制备出了第一个半导体晶体管，相比于真空电子管，晶体管体积更小、工作性能更稳定、寿命更长、造价更低。这一发明也获得了1956年度诺贝尔物理学奖。
2007年，中国科学院物理研究所研究员胡江平与香港科技大学教授戴希等，在理论上提出利用电子、空穴掺杂超导体构造的约瑟夫森结来实现超导二极管效应，也称约瑟夫森二极管。2020年，日本京都大学Teruo Ono研究组在Nb/V/Ta超晶格超导体中通过外加磁场实现超导二极管现象；2022年，荷兰代尔夫特理工大学Mazhar Ali研究组在NbSe2/Nb3Br8/NbSe2约瑟夫森结实现无外场的约瑟夫森二极管效应。
2022年，中国科学院金属研究所的科研人员提出了一种光控二极管，通过异质结的设计与构筑，器件获得了新型光电整流特性，光照条件下电流状态实现了由全关态向整流态的转换，进而构筑出首例无需选通器件的光电存储阵列。
