某些硫系的磷、砷体系如As-(S.Se,Te)、Ge(S,Se,Te)、As-Se-Te、P-SeTe、Ge-Se等形成的玻璃态物质具有半导体性质,称硫系玻璃半导体。
硫系玻璃是含有一种或多种除氧之外的氧族元素如S、Se、Te等,加上As、Ga之类的电负性较弱的元素而形成的无机玻璃。若加上Si、Sn、Pb、B、Ga、Zn、Tl、Ag等元素和一些卤族元素,则称之为硫卤玻璃。硫系玻璃比氧化物玻璃的键强要弱得多,既能形成极性键又能形成共价键,因此该玻璃并不遵循化学计量比,可以含有较多的S或Se,其中过量的S或可以形成共价型长链。硫化物玻璃在可见光部分有部分透过,而硒锑化物玻璃在可见光部分不能透过,它们仅仅在近红外和中红外区有透过性。在长波区的截止波长分别是:确物玻璃为12um、硒化物为15μm、碲化物为20μm。硫系玻璃的折射率比氧化物玻璃高很多,一般在2~3之间,具有半导体性质,而且还具有良好的红外透过性。
玻璃态半导体的结构是长程无序而短程有序。短程序的程度由材料中原子的化合价数以及延伸到第3、第4近邻的状态所确定。具体结构有三种:
(1)分子玻璃态 在分子中和原子之间有较强的共价链相联结,各分子之间以弱的范
德瓦尔斯键相联结。
(2)聚合玻璃态 以较长的共价分子链形成玻璃态单元之间以范德瓦尔斯键相联结,
并构成三维固态。
(3)网状玻璃态 所有的原子都以共价键相联结。导电性能好,表面不易受气氛影响,性能比较稳定,目前已应用。
玻璃半导体材料的抗酸性强,热膨胀系数小。硫化物玻璃和硒化物玻璃以及用于远红外区的硒锑玻璃已得到商业上的应用。这些材料在红外区可用作能量控制、热点探测、电路检测、温度监视以及夜视等。AszS:玻璃具有较大的三阶非线性系数,比石英玻璃大100多倍,而且具有非常快的响应时间,可用作全光开关器件。此外硫系玻璃半导体材料件在开关器件、探测器、
热敏电阻和太阳电池等方面也有应用。