《半導(dǎo)體材料復(fù)習(xí)》word版

1、第一章 緒論1半導(dǎo)體材料的五大特性：整流效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、負(fù)電阻溫度效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和霍爾效應(yīng)所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。電導(dǎo)與所加電場(chǎng)的方向有關(guān)，在它兩端加一個(gè)正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過來，它就不導(dǎo)通，這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng)。 2能帶結(jié)構(gòu)3外延生長(zhǎng)：在單晶襯底上生長(zhǎng)單晶薄膜稱為外延生長(zhǎng)。如果襯底材料和外延層是同一種材料，稱為同質(zhì)外延；如果襯底材料和外延層不是同一種材料，稱為異質(zhì)外延4摩爾定律：1965年英特爾公司主要?jiǎng)?chuàng)始人摩爾提出了“隨著芯片上電路的復(fù)雜度提高，元件數(shù)目必將增加，每個(gè)元件的成本將每年下降一半”。1965，Gordon Mo

2、ore 預(yù)測(cè)半導(dǎo)體芯片上的晶體管數(shù)目每?jī)赡攴瓋煞?，存?chǔ)器容量每三年，翻兩番。5（簡(jiǎn)答）半導(dǎo)體概念及分類物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電能力分為導(dǎo)體，絕緣體和半導(dǎo)體，半導(dǎo)體是導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，半導(dǎo)體也是因?yàn)檫@個(gè)得名。半導(dǎo)體具有五大特性：整流效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、負(fù)電阻溫度效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和霍爾效應(yīng)。半導(dǎo)體具有和導(dǎo)體及絕緣體不同的能帶結(jié)構(gòu)。（1）禁帶寬度的不同，又可分為：窄帶隙半導(dǎo)體材料，Si，Ge；寬帶隙半導(dǎo)體材料，GaN，ZnO，SiC，AlN；（2）化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)的不同，又可分為：元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、固溶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體、有機(jī)半導(dǎo)體和稀磁半導(dǎo)體等（3）使用功能的不同，可分

3、為：電子材料、光電材料、傳感材料、熱電致冷材料等 第二章 半導(dǎo)體材料的基本性質(zhì) 1（簡(jiǎn)答）P型、n型半導(dǎo)體概念及pn節(jié)相關(guān)知識(shí)為了控制半導(dǎo)體的性質(zhì)而人為的摻入雜質(zhì)，這些半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體，可以分為：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。以在硅或鍺的晶體中摻入少量的 5 價(jià)雜質(zhì)元素，即構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體(或稱電子型半導(dǎo)體)。V族雜質(zhì)在硅中電離時(shí)，能夠釋放電子而產(chǎn)生導(dǎo)電電子并形成正電中心，稱為施主雜質(zhì)。在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價(jià)雜質(zhì)元素，即構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體(或稱空穴型半導(dǎo)體)。III族雜質(zhì)在硅中電離時(shí)，能夠釋放空穴而產(chǎn)生導(dǎo)電空穴并形成負(fù)電中心，稱為受主雜質(zhì)。自補(bǔ)償效應(yīng)：有些半導(dǎo)體中，既有n型雜質(zhì)又有

4、p型雜質(zhì)。N型雜質(zhì)和P型雜質(zhì)先相互補(bǔ)償，稱為自補(bǔ)償效應(yīng)。第三章 元素半導(dǎo)體材料 輕摻雜 摻雜濃度為1017 cm-3，雜質(zhì)離子100%電離中度摻雜 摻雜濃度為10171019 cm-3，載流子濃度低于摻雜濃度重?fù)诫s 摻雜濃度大于1019 cm-3第四章 化合物半導(dǎo)體材料 高亮度白光LED的實(shí)現(xiàn)：通過紅、綠、藍(lán)三種LED組合成為白光；基于紫外光LED，通過三基色粉，組合成為白光；基于藍(lán)光LED，通過黃色熒光粉激發(fā)出黃光，組合成為白光。第五章 固溶體半導(dǎo)體材料 凡在固體條件下，一種組分（溶劑）內(nèi)“溶解”了其它組分（溶質(zhì)）而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體稱為固溶體。固溶體半導(dǎo)體材料是某些元素半導(dǎo)體或者化

5、合物半導(dǎo)體相互溶解而形成的一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的固態(tài)溶液材料，又稱為混晶半導(dǎo)體或者合金半導(dǎo)體。固溶體基本性質(zhì)：半導(dǎo)體的重要參數(shù)，如晶格常數(shù)和帶隙等隨組分變化而發(fā)生連續(xù)變化。因而可以通過對(duì)其組分的控制來調(diào)節(jié)材料的基本性質(zhì)。采用固溶體原理來制備或開發(fā)各種新的材料，滿足科技的發(fā)展對(duì)材料性能提出的特殊性要求 第六章 非晶、有機(jī)和微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料非晶能帶模型：短程有序基本能帶長(zhǎng)程無序定域態(tài)帶尾懸掛鍵帶隙中間形成隙態(tài)第八章 半導(dǎo)體電子材料 （簡(jiǎn)答）材料優(yōu)值的概念，為什么選用Si？材料的某些基本性質(zhì)決定材料優(yōu)值，并用此材料優(yōu)值來定量比較，常用的幾種材料優(yōu)值有：約翰遜優(yōu)值、凱斯優(yōu)值、巴利加優(yōu)值、高頻器件用材料優(yōu)

6、值、熱性能優(yōu)值Si材料的優(yōu)點(diǎn)：資源豐富、易于提高到極純的純度；較易生長(zhǎng)出大直徑無位錯(cuò)單晶；易于對(duì)進(jìn)行可控n型和p型摻雜；易于通過沉積工藝制備出單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜材料；易于進(jìn)行腐蝕加工；帶隙大小適中；硅有相當(dāng)好的力學(xué)性能；硅本身是一種穩(wěn)定的綠色材料；可利用多種金屬和摻雜條件在硅上制備低阻歐姆接觸；容易截?cái)嗷蛘呓饫砉杈w；硅表面上很容易制備高質(zhì)量的介電層SiO2；多晶Si的優(yōu)點(diǎn)：多晶硅具有接近單晶硅材料的載流子遷移率和象非晶硅那樣進(jìn)行大面積低成本制備的優(yōu)點(diǎn)；重?fù)诫s的多晶硅薄膜作為電容器的極板、浮柵、電極等；輕摻雜的多晶硅薄膜常用于MOS存儲(chǔ)器的負(fù)載電阻和其他電阻器；多晶硅薄膜由于具有比非晶硅TFT更高的載流子遷移率、更快的開關(guān)速度、更高的電流驅(qū)動(dòng)能力、可與CMOS工藝兼容等特點(diǎn)；非晶Si的優(yōu)點(diǎn)：非晶硅薄膜是器件和電路加工所用表面鈍化膜材料之一；對(duì)活性半導(dǎo)體表面進(jìn)行鈍化對(duì)提供器件性能、增強(qiáng)器件和電路的穩(wěn)定性、可靠性；提高其封裝成品率等有重要作用。第九章 半導(dǎo)體光電子材料 產(chǎn)生激光的條件：1. 形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使