半導(dǎo)體材料期末復(fù)習(xí) ppt課件

1、半導(dǎo)體材料 2期末復(fù)習(xí)3考試題型 填空20分，每空1分 判斷題20分，每題2分 名詞解釋20分，每題4分 問答題40分，6個(gè)題目 閉卷 AB卷4考試內(nèi)容 前8章 課上補(bǔ)充內(nèi)容 作業(yè) 期末復(fù)習(xí)題 復(fù)習(xí)資料5半導(dǎo)體材料概述 從電學(xué)性質(zhì)上講主要指電阻率） 絕緣體10121022 半導(dǎo)體10-61012 良導(dǎo)體10-6 正溫度系數(shù)對(duì)電導(dǎo)率而言） 負(fù)溫度系數(shù)對(duì)電阻率而言） 導(dǎo)體？6半導(dǎo)體材料的分類按化學(xué)組成分類） 無機(jī)物半導(dǎo)體 元素半導(dǎo)體：（Ge, Si） 化合物半導(dǎo)體 三、五族GaAs 二、六族 有機(jī)物半導(dǎo)體7能帶理論區(qū)別三者導(dǎo)電性） 金屬中，由于組成金屬的原子中的價(jià)電子占據(jù)的能帶是部分占滿的，所以金

2、屬是良好的導(dǎo)體。 半導(dǎo)體由于禁帶寬度比較小，在溫度升高或有光照時(shí)，價(jià)帶頂部的電子會(huì)得到能量激發(fā)到導(dǎo)帶中去，這樣在導(dǎo)帶中就有自由電子，在價(jià)帶中就相應(yīng)的缺少電子，等效為帶有正電子的空穴，電子和空穴同時(shí)參與導(dǎo)電，使得半導(dǎo)體具有一定的導(dǎo)電性能。 一般對(duì)于絕緣體，禁帶寬度較大，在溫度升高或有光照時(shí)，能夠得到能量而躍遷到導(dǎo)帶的電子很少，因此絕緣體的導(dǎo)電性能很差。8半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)類型 金剛石結(jié)構(gòu)Si/Ge):同種元素的兩套面心立方格子沿對(duì)角線平移1/4套構(gòu)而成 閃鋅礦三、五族化合物如GaAs)：兩種元素的兩套面心立方格子沿對(duì)角線平移1/4套構(gòu)而成 纖鋅礦9對(duì)禁帶寬度的影響 對(duì)于元素半導(dǎo)體： 同一周期，左-右，禁

3、帶寬度增大 同一族，原子序數(shù)的增大，禁帶寬度減小10一.鍺、硅的化學(xué)制備11二、區(qū)熔提純12影響區(qū)熔的因素影響區(qū)熔的因素 熔區(qū)長(zhǎng)度熔區(qū)長(zhǎng)度 一次區(qū)熔的效果，一次區(qū)熔的效果，l l越大越好越大越好 極限分布時(shí)，極限分布時(shí)，l l越小，錠頭雜質(zhì)濃度越低，純度越高越小，錠頭雜質(zhì)濃度越低，純度越高 運(yùn)用：前幾次用寬熔區(qū)，后幾次用窄熔區(qū)。運(yùn)用：前幾次用寬熔區(qū)，后幾次用窄熔區(qū)。 熔區(qū)的移動(dòng)速度熔區(qū)的移動(dòng)速度 電磁攪拌或高頻電磁場(chǎng)的攪動(dòng)作用，使擴(kuò)散加速，電磁攪拌或高頻電磁場(chǎng)的攪動(dòng)作用，使擴(kuò)散加速， 變薄，使變薄，使keffkeff與與KoKo接近，分凝的效果也越顯著接近，分凝的效果也越顯著 凝固速凝固速 度

4、度 f f 越慢，越慢，keffkeff與與KoKo接近，分凝的效果也越顯接近，分凝的效果也越顯著著 區(qū)熔次數(shù)的選擇區(qū)熔次數(shù)的選擇 區(qū)熔次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式區(qū)熔次數(shù)的經(jīng)驗(yàn)公式 n=(1-1.5)L/ln=(1-1.5)L/l 質(zhì)量輸運(yùn)質(zhì)量輸運(yùn) 通過使錠料傾斜一個(gè)角度，用重力作用消除質(zhì)量輸通過使錠料傾斜一個(gè)角度，用重力作用消除質(zhì)量輸運(yùn)效應(yīng)運(yùn)效應(yīng) 根據(jù)提純要求確定區(qū)熔長(zhǎng)度、區(qū)熔根據(jù)提純要求確定區(qū)熔長(zhǎng)度、區(qū)熔速度和次數(shù)；清洗石墨舟、石英管、鍺速度和次數(shù)；清洗石墨舟、石英管、鍺錠；將舟裝入石英管、通氫氣或抽真空錠；將舟裝入石英管、通氫氣或抽真空，排氣；熔區(qū)產(chǎn)生；高頻感應(yīng)爐附加，排氣；熔區(qū)產(chǎn)生；高頻感應(yīng)爐附加

5、電磁攪拌作用）；區(qū)熔若干次電磁攪拌作用）；區(qū)熔若干次鍺的水平區(qū)熔提純 采用懸浮區(qū)熔的原因：高溫下硅很活潑，易反應(yīng)，采用懸浮區(qū)熔的原因：高溫下硅很活潑，易反應(yīng)，懸浮區(qū)熔可使之不與任何材料接觸；利用熔硅表面張力懸浮區(qū)熔可使之不與任何材料接觸；利用熔硅表面張力大而密度小的特點(diǎn)，可使熔區(qū)懸浮。大而密度小的特點(diǎn)，可使熔區(qū)懸浮。 質(zhì)量輸運(yùn)問題的對(duì)策：硅的熔體密度小，質(zhì)量遷移質(zhì)量輸運(yùn)問題的對(duì)策：硅的熔體密度小，質(zhì)量遷移向熔區(qū)方向進(jìn)行。因此將熔區(qū)從下向上移動(dòng)，靠重力作向熔區(qū)方向進(jìn)行。因此將熔區(qū)從下向上移動(dòng)，靠重力作用消除質(zhì)量遷移。用消除質(zhì)量遷移。硅的懸浮區(qū)熔提純15作業(yè) 1.1.什么是分凝現(xiàn)象？平衡分凝系數(shù)？

6、有效分凝系什么是分凝現(xiàn)象？平衡分凝系數(shù)？有效分凝系數(shù)？數(shù)？ 2.2.寫出寫出BPSBPS公式及各個(gè)物理量的含義，并討論影響公式及各個(gè)物理量的含義，并討論影響分凝系數(shù)的因素。分凝系數(shù)的因素。 3.3.分別寫出正常凝固過程、一次區(qū)熔過程錠條中分別寫出正常凝固過程、一次區(qū)熔過程錠條中雜質(zhì)濃度雜質(zhì)濃度CsCs公式公式, ,并說明各個(gè)物理量的含義。并說明各個(gè)物理量的含義。 4.4.說明為什么實(shí)際區(qū)熔時(shí)，最初幾次要選擇大熔說明為什么實(shí)際區(qū)熔時(shí)，最初幾次要選擇大熔區(qū)后幾次用小熔區(qū)的工藝條件。區(qū)后幾次用小熔區(qū)的工藝條件。16三.晶體生長(zhǎng)理論基礎(chǔ) 晶體生長(zhǎng)的方式 晶體形成的熱力學(xué)條件 晶體生長(zhǎng)的三個(gè)階段 均勻成

7、核，非均勻成核 均勻成核過程中體系自由能隨晶胚半徑的變化關(guān)系分析；圖32P39，各種晶胚的特點(diǎn) 硅鍺單晶的生長(zhǎng)方法 直拉法生長(zhǎng)單晶的工藝步驟p63 結(jié)晶過程中的結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力和溶解驅(qū)動(dòng)力17結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力 結(jié)晶通常在恒溫恒壓下進(jìn)行，相變向自由能減小的方向進(jìn)行，若體積自由能大于表面能，就是結(jié)晶驅(qū)動(dòng)力，若相反，就是熔解驅(qū)動(dòng)力18晶體的外形 從能量的角度：晶體的平衡形狀是總界面能最小的形狀。19作業(yè) 試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件、試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件、動(dòng)力學(xué)條件、能量及結(jié)構(gòu)條件。能量及結(jié)構(gòu)條件。 什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度的定量關(guān)系如何？的定量關(guān)

8、系如何？ 形核為什么需要形核功？均勻形核與非均勻形核為什么需要形核功？均勻形核與非均勻形核形核功有何差別？形核形核功有何差別？20四、硅鍺晶體中的雜質(zhì)和缺陷 硅鍺中雜質(zhì)的分類 雜質(zhì)對(duì)材料性能的影響 直拉法單晶中縱向電阻率均勻性的控制方法 位錯(cuò)對(duì)材料性能的影響 位錯(cuò)對(duì)器件的影響21五 硅外延生長(zhǎng) 名詞解釋名詞解釋 同質(zhì)外延同質(zhì)外延, ,異質(zhì)外延異質(zhì)外延, ,直接外延直接外延, ,間接外延，正外延間接外延，正外延，反外延，自摻雜，外摻雜，反外延，自摻雜，外摻雜 外延不同的分類方法以及每種分類所包括的種類外延不同的分類方法以及每種分類所包括的種類 硅氣相外延原料硅氣相外延原料 硅氣相外延分類硅氣相外

9、延分類 用用SiCL4SiCL4外延硅的原理以及影響硅外延生長(zhǎng)的因素外延硅的原理以及影響硅外延生長(zhǎng)的因素 抑制自摻雜的途徑？抑制自摻雜的途徑？ 如何防止外延層的夾層？如何防止外延層的夾層？ 硅的異質(zhì)外延有哪兩種硅的異質(zhì)外延有哪兩種 在在SOSSOS技術(shù)中存在著外延層的生長(zhǎng)和腐蝕的矛盾，如何解技術(shù)中存在著外延層的生長(zhǎng)和腐蝕的矛盾，如何解決？決？ SOI SOI 材料的制備方法有哪些？各自是如何實(shí)現(xiàn)的？材料的制備方法有哪些？各自是如何實(shí)現(xiàn)的？22作業(yè) 什么是同質(zhì)外延什么是同質(zhì)外延, ,異質(zhì)外延異質(zhì)外延, ,直接外延直接外延, ,間接間接外延外延? ? 什么是自摻雜什么是自摻雜? ?外摻雜外摻雜?

10、?抑制自摻雜的途徑有抑制自摻雜的途徑有哪些哪些? ? 什么是什么是SOS,SOISOS,SOI技術(shù)技術(shù) SOISOI材料的生長(zhǎng)方法有哪些材料的生長(zhǎng)方法有哪些? ?每種方法是如何每種方法是如何實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)的? ?23六 三五族化合物半導(dǎo)體 什么是直接躍遷型能帶什么是直接躍遷型能帶, ,什么是間接躍遷型什么是間接躍遷型能帶能帶? ?硅鍺屬于什么類型硅鍺屬于什么類型, ,砷化鎵屬于什么類砷化鎵屬于什么類型型? ? 砷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法有哪幾種？砷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法有哪幾種？ 磷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法磷化鎵單晶的生長(zhǎng)方法24七 三五族化合物半導(dǎo)體的外延生長(zhǎng) MBE生長(zhǎng)原理 寫出下列縮寫的中文全稱 CVD，PVD，VPE，SOS ，SOI ，MOCVD，MBE，LPE，CBE，ALE ，MLE 名詞解釋 氣相外延 液相外延 金屬有機(jī)物氣相沉積 分子束外延 化學(xué)束外延 蒸發(fā) 濺射25八三五族多元化合物半導(dǎo)體 什么是同質(zhì)結(jié)