अर्धचालकों के उदाहरण। प्रकार, गुण, व्यावहारिक अनुप्रयोग

2024 लेखक: Angel Austin | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2023-12-17 05:27

सबसे प्रसिद्ध अर्धचालक सिलिकॉन (सी) है। लेकिन उनके अलावा और भी कई हैं। एक उदाहरण ऐसे प्राकृतिक अर्धचालक पदार्थ हैं जैसे जिंक ब्लेंड (ZnS), कपराइट (Cu₂O), गैलेना (PbS) और कई अन्य। प्रयोगशाला-संश्लेषित अर्धचालकों सहित अर्धचालक परिवार, मनुष्य को ज्ञात सामग्री के सबसे बहुमुखी वर्गों में से एक है।

अर्धचालकों की विशेषता

आवर्त सारणी के 104 तत्वों में से 79 धातु हैं, 25 अधातु हैं, जिनमें से 13 रासायनिक तत्वों में अर्धचालक गुण हैं और 12 परावैद्युत हैं। अर्धचालकों के बीच मुख्य अंतर यह है कि बढ़ते तापमान के साथ उनकी विद्युत चालकता काफी बढ़ जाती है। कम तापमान पर वे डाइलेक्ट्रिक्स की तरह व्यवहार करते हैं, और उच्च तापमान पर वे कंडक्टर की तरह व्यवहार करते हैं। इस प्रकार अर्धचालक धातुओं से भिन्न होते हैं: तापमान में वृद्धि के अनुपात में धातु का प्रतिरोध बढ़ता है।

एक अर्धचालक और एक धातु के बीच एक और अंतर यह है कि अर्धचालक का प्रतिरोधप्रकाश के प्रभाव में आता है, जबकि बाद वाला धातु को प्रभावित नहीं करता है। थोड़ी मात्रा में अशुद्धता डालने पर अर्धचालकों की चालकता भी बदल जाती है।

अर्धचालक विभिन्न प्रकार के क्रिस्टल संरचनाओं वाले रासायनिक यौगिकों में पाए जाते हैं। ये सिलिकॉन और सेलेनियम जैसे तत्व या गैलियम आर्सेनाइड जैसे बाइनरी यौगिक हो सकते हैं। कई कार्बनिक यौगिक, जैसे पॉलीएसिटिलीन (CH)_n, अर्धचालक पदार्थ हैं। कुछ अर्धचालक चुंबकीय (Cd_1-xMn_xTe) या फेरोइलेक्ट्रिक गुण (SbSI) प्रदर्शित करते हैं। पर्याप्त डोपिंग वाले अन्य सुपरकंडक्टर्स बन जाते हैं (GeTe और SrTiO₃)। हाल ही में खोजे गए कई उच्च तापमान सुपरकंडक्टर्स में गैर-धातु अर्धचालक चरण होते हैं। उदाहरण के लिए, La₂CuO₄ एक अर्धचालक है, लेकिन जब Sr के साथ मिश्रित होता है तो यह एक अतिचालक बन जाता है (La_1-x Sr_x)₂CuO₄.

भौतिकी पाठ्यपुस्तकें एक अर्धचालक को 10^-4 से 10⁷ ओम तक विद्युत प्रतिरोध वाली सामग्री के रूप में परिभाषित करती हैं। एक वैकल्पिक परिभाषा भी संभव है। एक अर्धचालक का बैंड गैप 0 से 3 eV तक होता है। धातु और अर्धधातु शून्य ऊर्जा अंतराल वाले पदार्थ होते हैं, और जिन पदार्थों में यह 3 eV से अधिक होता है उन्हें इन्सुलेटर कहा जाता है। अपवाद भी हैं। उदाहरण के लिए, सेमीकंडक्टर डायमंड में 6 eV, सेमी-इंसुलेटिंग GaAs - 1.5 eV का बैंड गैप होता है। GaN, नीले क्षेत्र में ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए एक सामग्री है, जिसमें 3.5 eV का बैंड गैप है।

ऊर्जा अंतर

क्रिस्टल जालक में परमाणुओं के संयोजकता कक्षकों को ऊर्जा स्तरों के दो समूहों में विभाजित किया जाता है - उच्चतम स्तर पर स्थित मुक्त क्षेत्र और अर्धचालकों की विद्युत चालकता का निर्धारण, और नीचे स्थित संयोजकता बैंड। ये स्तर, क्रिस्टल जाली की समरूपता और परमाणुओं की संरचना के आधार पर, एक दूसरे को काट सकते हैं या एक दूसरे से दूरी पर स्थित हो सकते हैं। बाद के मामले में, एक ऊर्जा अंतराल या, दूसरे शब्दों में, जोनों के बीच एक निषिद्ध क्षेत्र दिखाई देता है।

स्तरों का स्थान और भरना पदार्थ के प्रवाहकीय गुणों को निर्धारित करता है। इस आधार पर, पदार्थों को कंडक्टर, इंसुलेटर और अर्धचालक में विभाजित किया जाता है। सेमीकंडक्टर बैंडगैप चौड़ाई 0.01–3 eV के भीतर भिन्न होती है, ढांकता हुआ ऊर्जा अंतराल 3 eV से अधिक होता है। अतिव्यापी स्तरों के कारण धातुओं में ऊर्जा अंतराल नहीं होता है।

अर्धचालक और डाइलेक्ट्रिक्स, धातुओं के विपरीत, इलेक्ट्रॉनों से भरा एक वैलेंस बैंड होता है, और निकटतम मुक्त बैंड, या चालन बैंड, ऊर्जा अंतराल द्वारा वैलेंस बैंड से बंद कर दिया जाता है - निषिद्ध इलेक्ट्रॉन ऊर्जा का एक क्षेत्र.

डाइलेक्ट्रिक्स में, तापीय ऊर्जा या एक नगण्य विद्युत क्षेत्र इस अंतराल के माध्यम से छलांग लगाने के लिए पर्याप्त नहीं है, इलेक्ट्रॉन चालन बैंड में प्रवेश नहीं करते हैं। वे क्रिस्टल जालक के अनुदिश गति नहीं कर पाते और विद्युत धारा के वाहक बन जाते हैं।

विद्युत चालकता को उत्तेजित करने के लिए, संयोजकता स्तर पर एक इलेक्ट्रॉन को ऊर्जा दी जानी चाहिए जो ऊर्जा को दूर करने के लिए पर्याप्त होगीअंतर। केवल ऊर्जा की मात्रा को अवशोषित करते समय ऊर्जा अंतराल के मूल्य से कम नहीं, इलेक्ट्रॉन वैलेंस स्तर से चालन स्तर तक चलेगा।

इस घटना में कि ऊर्जा अंतराल की चौड़ाई 4 eV से अधिक है, विकिरण या हीटिंग द्वारा अर्धचालक चालकता का उत्तेजना व्यावहारिक रूप से असंभव है - पिघलने के तापमान पर इलेक्ट्रॉनों की उत्तेजना ऊर्जा ऊर्जा अंतराल क्षेत्र से कूदने के लिए अपर्याप्त है। गर्म होने पर, क्रिस्टल इलेक्ट्रॉनिक चालन होने तक पिघल जाएगा। इन पदार्थों में क्वार्ट्ज (डीई=5.2 ईवी), हीरा (डीई=5.1 ईवी), कई लवण शामिल हैं।

अर्धचालकों की अशुद्धता और आंतरिक चालकता

शुद्ध अर्धचालक क्रिस्टल की अपनी चालकता होती है। ऐसे अर्धचालकों को आंतरिक कहा जाता है। एक आंतरिक अर्धचालक में समान संख्या में छेद और मुक्त इलेक्ट्रॉन होते हैं। गर्म होने पर, अर्धचालकों की आंतरिक चालकता बढ़ जाती है। स्थिर तापमान पर, गठित इलेक्ट्रॉन-छेद जोड़े की संख्या और पुनर्संयोजन इलेक्ट्रॉनों और छिद्रों की संख्या में गतिशील संतुलन की स्थिति उत्पन्न होती है, जो दी गई परिस्थितियों में स्थिर रहती है।

अशुद्धियों की उपस्थिति का अर्धचालकों की विद्युत चालकता पर महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। उन्हें जोड़ने से कम संख्या में छिद्रों के साथ मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या में काफी वृद्धि करना और चालन स्तर पर कम संख्या में इलेक्ट्रॉनों के साथ छिद्रों की संख्या में वृद्धि करना संभव हो जाता है। अशुद्धता अर्धचालक अशुद्धता चालकता वाले चालक होते हैं।

वह अशुद्धियाँ जो आसानी से इलेक्ट्रॉन दान कर देती हैं, दाता अशुद्धियाँ कहलाती हैं। दाता अशुद्धियाँ परमाणुओं के साथ रासायनिक तत्व हो सकते हैं जिनके संयोजकता स्तर में आधार पदार्थ के परमाणुओं की तुलना में अधिक इलेक्ट्रॉन होते हैं। उदाहरण के लिए, फास्फोरस और बिस्मथ सिलिकॉन दाता अशुद्धियाँ हैं।

एक इलेक्ट्रॉन को चालन क्षेत्र में कूदने के लिए आवश्यक ऊर्जा सक्रियण ऊर्जा कहलाती है। आधार सामग्री की तुलना में अशुद्धता अर्धचालकों को इसकी बहुत कम आवश्यकता होती है। मामूली ताप या रोशनी के साथ, यह मुख्य रूप से अशुद्धता अर्धचालकों के परमाणुओं के इलेक्ट्रॉन होते हैं जो जारी होते हैं। परमाणु को छोड़ने वाले इलेक्ट्रॉन के स्थान पर एक छिद्र होता है। लेकिन इलेक्ट्रॉनों का छिद्रों में पुनर्संयोजन व्यावहारिक रूप से नहीं होता है। दाता की छिद्र चालकता नगण्य होती है। ऐसा इसलिए है क्योंकि कम संख्या में अशुद्धता परमाणु मुक्त इलेक्ट्रॉनों को अक्सर छेद तक पहुंचने और उस पर कब्जा करने की अनुमति नहीं देते हैं। इलेक्ट्रॉन छिद्रों के पास होते हैं, लेकिन अपर्याप्त ऊर्जा स्तर के कारण उन्हें भरने में सक्षम नहीं होते हैं।

परिमाण के कई आदेशों द्वारा एक दाता अशुद्धता के महत्वहीन जोड़ से आंतरिक अर्धचालक में मुक्त इलेक्ट्रॉनों की संख्या की तुलना में चालन इलेक्ट्रॉनों की संख्या बढ़ जाती है। यहाँ इलेक्ट्रॉन अशुद्धता अर्धचालकों के परमाणुओं के मुख्य आवेश वाहक हैं। इन पदार्थों को n-प्रकार के अर्धचालकों के रूप में वर्गीकृत किया गया है।

वे अशुद्धियाँ जो अर्धचालक के इलेक्ट्रॉनों को बांधती हैं, उसमें छिद्रों की संख्या को बढ़ाती हैं, स्वीकर्ता कहलाती हैं। आधार अर्धचालक की तुलना में वैलेंस स्तर पर कम इलेक्ट्रॉनों के साथ स्वीकर्ता अशुद्धियाँ रासायनिक तत्व हैं। बोरॉन, गैलियम, ईण्डीयुम - स्वीकर्तासिलिकॉन के लिए अशुद्धियाँ।

अर्धचालक की विशेषताएं इसकी क्रिस्टल संरचना में दोषों पर निर्भर करती हैं। यही कारण है कि अत्यंत शुद्ध क्रिस्टल विकसित करने की आवश्यकता है। अर्धचालक चालकता मापदंडों को डोपेंट जोड़कर नियंत्रित किया जाता है। सिलिकॉन क्रिस्टल को फॉस्फोरस (उपसमूह वी तत्व) के साथ डोप किया जाता है, जो एक दाता है, एक एन-प्रकार सिलिकॉन क्रिस्टल बनाने के लिए। छेद चालकता के साथ एक क्रिस्टल प्राप्त करने के लिए, एक बोरॉन स्वीकर्ता को सिलिकॉन में पेश किया जाता है। एक मुआवजा फर्मी स्तर के साथ अर्धचालक इसे बैंड अंतराल के बीच में ले जाने के लिए इसी तरह से बनाए जाते हैं।

एकल कोशिका अर्धचालक

सबसे आम अर्धचालक, निश्चित रूप से, सिलिकॉन है। जर्मेनियम के साथ, यह समान क्रिस्टल संरचनाओं वाले अर्धचालकों की एक विस्तृत श्रेणी के लिए प्रोटोटाइप बन गया।

Si और Ge क्रिस्टल की संरचना हीरे और α-tin जैसी ही होती है। इसमें प्रत्येक परमाणु 4 निकटतम परमाणुओं से घिरा होता है, जो एक चतुष्फलक का निर्माण करते हैं। इस समन्वय को चौगुना कहा जाता है। टेट्रा-बॉन्ड क्रिस्टल इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग का आधार बन गए हैं और आधुनिक तकनीक में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। आवर्त सारणी के समूह V और VI के कुछ तत्व अर्धचालक भी हैं। इस प्रकार के अर्धचालकों के उदाहरण हैं फॉस्फोरस (P), सल्फर (S), सेलेनियम (Se) और टेल्यूरियम (Te)। इन अर्धचालकों में, परमाणुओं में तीन गुना (पी), दो गुना (एस, से, ते) या चार गुना समन्वय हो सकता है। नतीजतन, समान तत्व कई अलग-अलग में मौजूद हो सकते हैंक्रिस्टल संरचनाएं, और कांच के रूप में भी प्राप्त की जा सकती हैं। उदाहरण के लिए, Se को मोनोक्लिनिक और त्रिकोणीय क्रिस्टल संरचनाओं में या कांच के रूप में उगाया गया है (जिसे बहुलक भी माना जा सकता है)।

- हीरे में उत्कृष्ट तापीय चालकता, उत्कृष्ट यांत्रिक और ऑप्टिकल विशेषताएं, उच्च यांत्रिक शक्ति होती है। ऊर्जा अंतराल की चौड़ाई - dE=5.47 eV.

- सिलिकॉन एक अर्धचालक है जिसका उपयोग सौर कोशिकाओं में और पतली फिल्म सौर कोशिकाओं में अनाकार रूप में किया जाता है। यह सौर कोशिकाओं में सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला अर्धचालक है, निर्माण में आसान है, और इसमें अच्छे विद्युत और यांत्रिक गुण हैं। डीई=1.12 ईवी।

- जर्मेनियम गामा स्पेक्ट्रोस्कोपी, उच्च प्रदर्शन फोटोवोल्टिक कोशिकाओं में उपयोग किया जाने वाला अर्धचालक है। पहले डायोड और ट्रांजिस्टर में उपयोग किया जाता है। सिलिकॉन की तुलना में कम सफाई की आवश्यकता होती है। डीई=0.67 ईवी।

- सेलेनियम एक सेमीकंडक्टर है जिसका उपयोग सेलेनियम रेक्टिफायर में किया जाता है, जिसमें उच्च विकिरण प्रतिरोध और स्वयं-उपचार क्षमता होती है।

दो-तत्व यौगिक

आवर्त सारणी के तीसरे और चौथे समूह के तत्वों द्वारा गठित अर्धचालकों के गुण चौथे समूह के पदार्थों के गुणों से मिलते जुलते हैं। समूह 4 तत्वों से यौगिकों में संक्रमण 3-4 जीआर। समूह 3 के परमाणु से समूह 4 के परमाणु में इलेक्ट्रॉन आवेश के स्थानांतरण के कारण बंधों को आंशिक रूप से आयनिक बनाता है। आयनिकता अर्धचालकों के गुणों को बदल देती है। यह कूलम्ब इंटरेक्शन इंटरेक्शन में वृद्धि और एनर्जी बैंड गैप की ऊर्जा का कारण हैइलेक्ट्रॉन संरचनाएं। इस प्रकार के बाइनरी कंपाउंड का एक उदाहरण इंडियम एंटीमोनाइड इनएसबी, गैलियम आर्सेनाइड GaAs, गैलियम एंटीमोनाइड GaSb, इंडियम फॉस्फाइड InP, एल्यूमीनियम एंटीमोनाइड AlSb, गैलियम फॉस्फाइड GaP है।

आयनिकता बढ़ जाती है, और 2-6 समूहों के पदार्थों के यौगिकों में इसका मूल्य और भी बढ़ जाता है, जैसे कैडमियम सेलेनाइड, जिंक सल्फाइड, कैडमियम सल्फाइड, कैडमियम टेलुराइड, जिंक सेलेनाइड। नतीजतन, 2-6 समूहों के अधिकांश यौगिकों में पारा यौगिकों को छोड़कर, 1 ईवी से अधिक व्यापक बैंड गैप होता है। मरकरी टेलुराइड एक अर्धचालक है जिसमें ऊर्जा अंतराल नहीं है, एक अर्धधातु है, जैसे α-tin.

समूह 2-6 अर्धचालकों का उपयोग बड़े ऊर्जा अंतराल के साथ लेज़रों और डिस्प्ले के उत्पादन में किया जाता है। एक संकुचित ऊर्जा अंतराल के साथ 2-6 समूहों के बाइनरी कनेक्शन इन्फ्रारेड रिसीवर के लिए उपयुक्त हैं। समूह 1-7 (कॉपर ब्रोमाइड CuBr, सिल्वर आयोडाइड AgI, कॉपर क्लोराइड CuCl) के तत्वों के द्विआधारी यौगिकों में उनकी उच्च आयनिकता के कारण 3 eV से अधिक व्यापक बैंड गैप होता है। वे वास्तव में अर्धचालक नहीं हैं, बल्कि इन्सुलेटर हैं। कूलम्ब इंटरियोनिक इंटरैक्शन के कारण क्रिस्टल की एंकरिंग ऊर्जा में वृद्धि सेंधा नमक परमाणुओं की संरचना में द्विघात समन्वय के बजाय छह गुना योगदान होता है। 4-6 समूहों के यौगिक - लेड सल्फाइड और टेल्यूराइड, टिन सल्फाइड - भी अर्धचालक हैं। इन पदार्थों की आयनिकता की डिग्री भी छह गुना समन्वय के गठन में योगदान करती है। महत्वपूर्ण आयनिकता उन्हें बहुत संकीर्ण बैंड अंतराल होने से नहीं रोकती है, जो उन्हें अवरक्त विकिरण प्राप्त करने के लिए उपयोग करने की अनुमति देती है। गैलियम नाइट्राइड - व्यापक ऊर्जा अंतराल के साथ 3-5 समूहों का एक यौगिक, अर्धचालक में आवेदन पाया गया हैस्पेक्ट्रम के नीले हिस्से में काम करने वाले लेजर और एलईडी।

- GaAs, गैलियम आर्सेनाइड, सिलिकॉन के बाद दूसरा सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला अर्धचालक है, जिसे आमतौर पर अन्य कंडक्टरों जैसे GaInNAs और InGaAs के लिए सब्सट्रेट के रूप में उपयोग किया जाता है, IR डायोड, उच्च आवृत्ति वाले माइक्रोक्रिकिट्स और ट्रांजिस्टर, उच्च दक्षता वाले सौर सेल में, लेजर डायोड, डिटेक्टर परमाणु इलाज। डीई=1.43 ईवी, जो सिलिकॉन की तुलना में उपकरणों की शक्ति को बढ़ाना संभव बनाता है। नाजुक, इसमें अधिक अशुद्धियाँ होती हैं, निर्माण करना मुश्किल होता है।

- ZnS, जिंक सल्फाइड - हाइड्रोसल्फाइड एसिड का जिंक नमक 3.54 और 3.91 eV के बैंड गैप के साथ, लेजर में और फॉस्फोर के रूप में उपयोग किया जाता है।

- एसएनएस, टिन सल्फाइड - फोटोरेसिस्टर्स और फोटोडायोड्स में इस्तेमाल होने वाला अर्धचालक, डीई=1, 3 और 10 ईवी।

ऑक्साइड

धातु ऑक्साइड ज्यादातर उत्कृष्ट इन्सुलेटर होते हैं, लेकिन इसके अपवाद भी हैं। इस प्रकार के अर्धचालकों के उदाहरण निकल ऑक्साइड, कॉपर ऑक्साइड, कोबाल्ट ऑक्साइड, कॉपर डाइऑक्साइड, आयरन ऑक्साइड, यूरोपियम ऑक्साइड, जिंक ऑक्साइड हैं। चूंकि कॉपर डाइऑक्साइड खनिज कपराइट के रूप में मौजूद है, इसलिए इसके गुणों पर बड़े पैमाने पर शोध किया गया है। इस प्रकार के अर्धचालकों को उगाने की प्रक्रिया अभी तक पूरी तरह से समझ में नहीं आई है, इसलिए उनका उपयोग अभी भी सीमित है। अपवाद जिंक ऑक्साइड (ZnO) है, एक समूह 2-6 यौगिक एक कनवर्टर के रूप में और चिपकने वाली टेप और मलहम के उत्पादन में उपयोग किया जाता है।

ऑक्सीजन के साथ तांबे के कई यौगिकों में अतिचालकता की खोज के बाद स्थिति नाटकीय रूप से बदल गई। प्रथममुलर और बेडनोर्ज़ द्वारा खोजा गया उच्च-तापमान सुपरकंडक्टर 2 eV के ऊर्जा अंतराल के साथ अर्धचालक La₂CuO₄ पर आधारित एक यौगिक था। त्रिसंयोजक लैंथेनम को द्विसंयोजक बेरियम या स्ट्रोंटियम के साथ बदलकर, अर्धचालक में छेद चार्ज वाहक पेश किए जाते हैं। छिद्रों की आवश्यक सांद्रता तक पहुँचना La₂CuO₄ को सुपरकंडक्टर में बदल देता है। वर्तमान में, अतिचालक अवस्था में उच्चतम संक्रमण तापमान यौगिक HgBaCa₂Cu₃O₈ के अंतर्गत आता है. उच्च दाब पर इसका मान 134 K होता है।

ZnO, जिंक ऑक्साइड, एलसीडी और सौर पैनलों में कंडक्टर के रूप में, इन्फ्रारेड लाइट को प्रतिबिंबित करने के लिए वैरिस्टर्स, ब्लू एल ई डी, गैस सेंसर, जैविक सेंसर, विंडो कोटिंग्स में प्रयोग किया जाता है। डीई=3.37 ईवी.

परत क्रिस्टल

डबल यौगिक जैसे लेड डायोडाइड, गैलियम सेलेनाइड और मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड एक स्तरित क्रिस्टल संरचना की विशेषता है। परतों में महत्वपूर्ण शक्ति के सहसंयोजक बंधन कार्य करते हैं, परतों के बीच वैन डेर वाल्स बंधनों की तुलना में बहुत अधिक मजबूत होते हैं। इस प्रकार के अर्धचालक इस मायने में दिलचस्प हैं कि इलेक्ट्रॉन परतों में अर्ध-द्वि-आयामी व्यवहार करते हैं। परतों की परस्पर क्रिया विदेशी परमाणुओं के आने से बदल जाती है - अंतर्संबंध।

MoS_2, मोलिब्डेनम डाइसल्फ़ाइड का उपयोग उच्च-आवृत्ति डिटेक्टरों, रेक्टिफायर्स, मेमरिस्टर, ट्रांजिस्टर में किया जाता है। डीई=1.23 और 1.8 ईवी।

जैविक अर्धचालक

कार्बनिक यौगिकों पर आधारित अर्धचालकों के उदाहरण - नेफ़थलीन, पॉलीएसिटिलीन(सीएच₂) , एन्थ्रेसीन, पॉलीडायसेटिलीन, फ्थालोकाइनाइड्स, पॉलीविनाइलकार्बाजोल। अकार्बनिक अर्धचालकों पर कार्बनिक अर्धचालकों का एक फायदा है: उन्हें वांछित गुण प्रदान करना आसान है। -С=С–С=प्रकार के संयुग्मित बंधों वाले पदार्थों में महत्वपूर्ण ऑप्टिकल गैर-रैखिकता होती है और इसके कारण, ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है। इसके अलावा, कार्बनिक अर्धचालकों के ऊर्जा असंततता क्षेत्रों को यौगिक सूत्र को बदलकर बदल दिया जाता है, जो पारंपरिक अर्धचालकों की तुलना में बहुत आसान है। कार्बन फुलरीन, ग्रेफीन, नैनोट्यूब के क्रिस्टलीय अपरूप भी अर्धचालक हैं।

- फुलरीन की संरचना सम संख्या में कार्बन परमाणुओं के उत्तल बंद पॉलीहेड्रॉन के रूप में होती है। और फुलरीन सी₆₀ को क्षार धातु के साथ डोपिंग करने से यह सुपरकंडक्टर में बदल जाता है।

- ग्रेफीन कार्बन की एक द्वि-आयामी षट्कोणीय जाली से जुड़ी एक मोनोएटोमिक परत से बनता है। इसमें एक रिकॉर्ड तापीय चालकता और इलेक्ट्रॉन गतिशीलता, उच्च कठोरता है

- नैनोट्यूब ग्रेफाइट प्लेट होते हैं जिन्हें एक ट्यूब में घुमाया जाता है, जिसका व्यास कुछ नैनोमीटर होता है। कार्बन के इन रूपों में नैनोइलेक्ट्रॉनिक में बहुत बड़ा वादा है। युग्मन के आधार पर धात्विक या अर्ध-प्रवाहकीय गुण प्रदर्शित कर सकते हैं।

चुंबकीय अर्धचालक

चुंबकीय युरोपियम और मैंगनीज आयनों वाले यौगिकों में जिज्ञासु चुंबकीय और अर्धचालक गुण होते हैं। इस प्रकार के अर्धचालकों के उदाहरण हैं यूरोपियम सल्फाइड, युरोपियम सेलेनाइड, और ठोस समाधान जैसेसीडी_1-xMn_xते. चुंबकीय आयनों की सामग्री इस बात को प्रभावित करती है कि पदार्थों में एंटीफेरोमैग्नेटिज्म और फेरोमैग्नेटिज्म जैसे चुंबकीय गुण कैसे प्रकट होते हैं। अर्धचुंबकीय अर्धचालक अर्धचालकों के ठोस चुंबकीय समाधान होते हैं जिनमें कम सांद्रता में चुंबकीय आयन होते हैं। इस तरह के ठोस समाधान अपने वादे और संभावित अनुप्रयोगों के लिए बड़ी क्षमता के कारण ध्यान आकर्षित करते हैं। उदाहरण के लिए, गैर-चुंबकीय अर्धचालकों के विपरीत, वे एक लाख गुना अधिक फैराडे रोटेशन प्राप्त कर सकते हैं।

चुंबकीय अर्धचालकों के मजबूत मैग्नेटो-ऑप्टिकल प्रभाव ऑप्टिकल मॉड्यूलेशन के लिए उनका उपयोग करना संभव बनाते हैं। Mn_{0, 7}Ca_{0, 3}O_3, जैसे Perovskites धातु से आगे निकल जाते हैं- एक सेमीकंडक्टर, चुंबकीय क्षेत्र पर प्रत्यक्ष निर्भरता के परिणामस्वरूप विशाल चुंबकत्व की घटना होती है। उनका उपयोग रेडियो इंजीनियरिंग, ऑप्टिकल उपकरणों में किया जाता है जो एक चुंबकीय क्षेत्र द्वारा नियंत्रित होते हैं, माइक्रोवेव उपकरणों के वेवगाइड में।

अर्धचालक फेरोइलेक्ट्रिक्स

इस प्रकार के क्रिस्टल उनमें विद्युत क्षणों की उपस्थिति और स्वतःस्फूर्त ध्रुवीकरण की घटना से प्रतिष्ठित होते हैं। उदाहरण के लिए, अर्धचालक जैसे लेड टाइटेनेट PbTiO₃, बेरियम टाइटेनेट BaTiO₃, जर्मेनियम टेलुराइड GeTe, टिन टेलुराइड SnTe, जो कम तापमान पर गुण रखते हैं फेरोइलेक्ट्रिक इन सामग्रियों का उपयोग गैर-रैखिक ऑप्टिकल, मेमोरी और पीजो सेंसर में किया जाता है।

अर्धचालक पदार्थों की विविधता

उपरोक्त के अलावाअर्धचालक पदार्थ, कई अन्य हैं जो किसी भी सूचीबद्ध प्रकार के अंतर्गत नहीं आते हैं। सूत्र के अनुसार तत्वों का कनेक्शन 1-3-5₂ (AgGaS₂) और 2-4-5₂ (ZnSiP₂) चलकोपीराइट संरचना में क्रिस्टल बनाते हैं। यौगिकों के बंधन टेट्राहेड्रल होते हैं, जो 3–5 और 2–6 समूहों के अर्धचालकों के समान होते हैं, जिनमें जस्ता मिश्रण की क्रिस्टल संरचना होती है। समूह 5 और 6 के अर्धचालकों के तत्व बनाने वाले यौगिक (जैसे ₂Se₃) क्रिस्टल या कांच के रूप में अर्धचालक होते हैं. अर्धचालक थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर में बिस्मथ और एंटीमनी चाकोजेनाइड्स का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के अर्धचालकों के गुण अत्यंत रोचक हैं, लेकिन उनके सीमित अनुप्रयोग के कारण उन्हें लोकप्रियता नहीं मिली है। हालांकि, तथ्य यह है कि वे मौजूद हैं अर्धचालक भौतिकी के क्षेत्रों के अस्तित्व की पुष्टि करते हैं जिन्हें अभी तक पूरी तरह से खोजा नहीं गया है।