固溶半导体材料    (semiconcducting solid solution)

由两个或两个以上的元素所构成的具有半导体性质的固溶体，为主要一类半导体材料，一般简称固溶体或混晶。由于不可能制出绝对纯的物质，因此从严格的意义上讲，所有的半导体材料都是固溶体，在这里作为技术分类的固溶半导体材料是指两个或两个以上的元素按设定的较大的比例组成的具有特定的带S赣艇蜒喀图1GaAs—GaP固溶体的晶格常数随Gal：，含量的变化隙、晶格常数以及相关的电学、光学等特性的材料。它也不同于化合物半导体，后者是按较严格的化学配比的化合物，而固溶体的组成在相当范围内是连续可调的。它的组成方式多以一种半导体为主，再加入与其中一个或多个组元同族的元素相替代，如在GaAs中加入与镓同族的铝，成为GaAlAs，也可以使两种半导体材料相溶，如GeSi等。按元素的组成可分为二元、三元、四元以及多元固溶体；如两种半导体材料属非同族，则称为异族固溶体，如InAs-In₂Te₃等。固溶体的表示方法举例为Ga_1-xAl_xAs、In_1-xGa_x As_yP_1-y，其中x,y均小于1。

固溶体的晶格常数与组分的比例关系多遵循费伽(Vegard)定律而呈线形或近似线形，图1示出GaAsGaP体系的晶格常数变化。

固溶体的带隙(见半导体材料能带结构)与组分比例的相对变化是非线性的，一般在一定的比例时出现折线，这是由于能带结构发生变化所致，例如图2所示的Te-Si固溶体的带隙随硅含量的变化。当一种非直接带隙的组元溶于直接带隙的组元中时，如比例不大时呈直接带隙，超过一定比例时则呈非直接带隙，其转换点发生在折点处。固溶体的载流子迁移率、热导率等亦随组分比例的变化而变化。

固溶体的优点与特点之一就是可在一定范围改变材料的电学、晶体学、光学、热学等方面的性质，从而得到广泛的应用。常用的固溶体有Ge_xSi_1-x,Ga_1-xAl_xAs、GaAs_1-xP_x 、In_1-x Ga_xAs_1-yP_y ,Cd_xHg_1-xTe等。半导体量子阱与超晶格材料多是利用固溶体构成的，因此有着新的发展前景。

固溶体材料多用外延法制备，如气相外延、金属有机化学气相外延、液相外延、分子束外延等。用熔体法生长体单晶(见半导体晶体生长)，由于偏析现象的存在，难于获得匀质的锭条。