Section 1 晶體的結(jié)構(gòu)與能帶理論

1、Applied Materials ConfidentialSolar Business GroupTraining Course:JimmyApplied Materials ConfidentialSolar Business Group認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體認(rèn)識(shí)半導(dǎo)體 半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) 能帶理論 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu) 載流子 載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 載流子的電輸運(yùn) 載流子的擴(kuò)散Applied Materials ConfidentialSolar Business Group固體材料的分類固體材料的分類根據(jù)固體內(nèi)部原子排列的不同，可以把固體分為 晶體：原子排列具有周期性 單晶：長程有序 多晶：長程無序，短程有序

2、 非晶體：原子排列不具周期性多晶單晶非晶Applied Materials ConfidentialSolar Business Group單晶硅，多晶硅，非晶硅單晶硅，多晶硅，非晶硅單晶硅多晶硅非晶硅生長直拉法或區(qū)熔法化學(xué)提純或薄膜生長薄膜生長（PECVD)性質(zhì)單晶硅具有準(zhǔn)金屬的物理性質(zhì)，有較弱的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導(dǎo)電性導(dǎo)電性良好，耐高溫直接能帶半導(dǎo)體，它的結(jié)構(gòu)內(nèi)部有許多所謂的“懸鍵”，也就是沒有和周圍的硅原子成鍵的電子，這些電子在電場(chǎng)作用下就可以產(chǎn)生電流，并不需要聲子的幫助，因而非晶硅可以做得很薄，還有制作成本低的優(yōu)點(diǎn)用途是制造半導(dǎo)體硅器件的原料，用于制大功率整

3、流器、大功率晶體管、二極管、開關(guān)器件 導(dǎo)電引線，柵極，電阻用非晶硅膜可以制成各種光敏、位敏、力敏、熱敏等傳感器Applied Materials ConfidentialSolar Business Group單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單立方面心立方金剛石立方45套構(gòu)晶格常數(shù)：a= 5.43A? 1cm3有多少個(gè)硅原子計(jì)算：(100),(110),(111)的原子密度與晶面間距集成電路通常采用(100)的晶面：晶面間距小，不易斷裂與解理Applied Materials ConfidentialSolar Business Group晶向，晶面與密勒指數(shù)晶向，晶面與密勒指數(shù) 晶向指數(shù)：

4、從原子沿晶向到最近的原子位移為 則晶向即用l1,l2,l3標(biāo)識(shí)，稱為晶向指數(shù) 等效晶向332211alalal 晶面與密勒指數(shù)：相互平行等距的平面系。從原點(diǎn)算起，考察各基矢方向第一個(gè)面的截距 ，分別為 ，則稱（h1,h2,h3）為其晶面標(biāo)志，也稱為密勒指數(shù)311ad 222ad (3,2)332211,hahaha可證明，晶面的密勒指數(shù)等于晶面法線的晶向指數(shù)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group硅原子的電子結(jié)構(gòu)硅原子的電子結(jié)構(gòu)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶結(jié)構(gòu)

5、的價(jià)鍵模型能帶結(jié)構(gòu)的價(jià)鍵模型Applied Materials ConfidentialSolar Business Group硅的能帶結(jié)構(gòu)硅的能帶結(jié)構(gòu)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能帶結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性暗含前提：滿帶電子不導(dǎo)電Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶理論能帶理論Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶結(jié)構(gòu)的波函數(shù)推導(dǎo)能帶結(jié)構(gòu)的波函數(shù)推導(dǎo) 波函數(shù)的意義：幾率波 （量子力學(xué)導(dǎo)

6、論，曾謹(jǐn)言） 布洛赫定理：Applied Materials ConfidentialSolar Business Group一維周期場(chǎng)的推導(dǎo)一維周期場(chǎng)的推導(dǎo)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group一維周期場(chǎng)的推導(dǎo)一維周期場(chǎng)的推導(dǎo)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶的討論能帶的討論Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶理論對(duì)導(dǎo)電性的解釋能帶理論對(duì)導(dǎo)電性的解釋Applied Materials Confi

7、dentialSolar Business Group能帶密度能帶密度Applied Materials ConfidentialSolar Business Group費(fèi)米面費(fèi)米面Applied Materials ConfidentialSolar Business Group費(fèi)米分布函數(shù)費(fèi)米分布函數(shù)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group費(fèi)米分布費(fèi)米分布Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體電子論半導(dǎo)體電子論-半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)Applied Ma

8、terials ConfidentialSolar Business Group常見材料的帶隙常見材料的帶隙Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體中的雜質(zhì)：施主與受主半導(dǎo)體中的雜質(zhì)：施主與受主Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體電子的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體電子的費(fèi)米統(tǒng)計(jì)分布Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體體內(nèi)載流子的計(jì)算半導(dǎo)體體內(nèi)載流子的計(jì)算AiAiADiDiDiNnnNpnNNnpNnnNnpn222,Applied Materials ConfidentialSolar Business Group載流子的漂移載流子的漂移Applied M