2014年浙江師范大學(xué)半導(dǎo)體材料期末考試復(fù)習(xí)大綱-作者 李泊位

1、 第一章緒論1、掌握半導(dǎo)體的概念和分類半導(dǎo)體材料是導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的物質(zhì)。2、掌握半導(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)3、理解影響半導(dǎo)體材料發(fā)展的兩大關(guān)鍵因素半導(dǎo)體材料的不純，半導(dǎo)體物理理論的不完善4、了解摩爾定律、摩爾定律的極限、研發(fā)新器件的思路能帶論、導(dǎo)電機(jī)理模型和擴(kuò)散理論得到了半導(dǎo)體理論。半導(dǎo)體材料工藝可概括為提純、單晶制備和雜質(zhì)控制?；瘜W(xué)提純的主要方法有電解、絡(luò)合、萃取、精餾物理提純的方法有真空蒸發(fā)、區(qū)域精制、拉晶提純單晶制備一般可分大體積單晶（即體單晶）制備和薄膜單晶的制備。懸浮區(qū)熔法一一生長(zhǎng)高純硅單晶水平區(qū)熔法一一生產(chǎn)鍺單晶垂

2、直定向結(jié)晶法生長(zhǎng)碲化鎘、砷化鎵外延生長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)外延生長(zhǎng)中，外延層中的雜質(zhì)濃度可以方便地通過(guò)控制反應(yīng)氣流中的雜質(zhì)含量加以調(diào)節(jié),而不依賴于襯底中的雜質(zhì)種類與摻雜水平。單晶生長(zhǎng)需要進(jìn)行雜質(zhì)摻雜。外延生長(zhǎng)可以選擇性的進(jìn)行生長(zhǎng)，不同材料的外延生長(zhǎng)，不同成分的外延生長(zhǎng)，這對(duì)于器件的制備尤為重要。一些半導(dǎo)體材料目前只能用外延生長(zhǎng)來(lái)制備，如GaN集成度指單塊芯片上所容納的原件數(shù)目。集成電路的意義它標(biāo)志著半導(dǎo)體器件由小型化開(kāi)始進(jìn)入集成化時(shí)期。所謂集成電路指的是把二極管、三極管（晶體管）以及電阻、電容都制做在同一個(gè)硅芯片上,使一個(gè)片子所完成的不再是一個(gè)晶體管的放大或開(kāi)關(guān)效應(yīng)，而是具有一個(gè)電路的功能。摩爾定律的極限功

3、耗的問(wèn)題2.摻雜原子均勻性的問(wèn)題3.SiO2層量子遂穿漏電的問(wèn)題4.量子效應(yīng)的問(wèn)題改良的方法延長(zhǎng)摩爾定律氧化物絕緣層的擊穿和漏電問(wèn)題，可以改用介電常數(shù)大的介質(zhì)，厚度就會(huì)增加。即用新的介電材料來(lái)代替SiO2，就可以避免由于量子隧穿導(dǎo)致的漏電問(wèn)題。把硅CMOS器件的源或漏電極集成一個(gè)共振隧穿器件，在不增加功耗和器件尺寸情況下，就可以把器件的邏輯功能提高上百倍千倍！這種混合集成的辦法雖不能徹底克服硅微電子技術(shù)遇到的挑戰(zhàn)，可以用于延長(zhǎng)摩爾定律的壽命。3另外一種方法就是應(yīng)變硅，CMOS器件的溝道采用應(yīng)變硅，可以在成本增加不多的情況下，大大地提高芯片的運(yùn)算速度。新型半導(dǎo)體材料和器件，GaAs和GaN基材料

4、和器件，可以提高器件和電路的速度以及解決由于集成度的提高帶來(lái)的功耗增加出現(xiàn)的問(wèn)題。新的思路：1.量子計(jì)算機(jī)2.光子計(jì)算機(jī)3.生物計(jì)算機(jī)4.納米計(jì)算機(jī)第一代半導(dǎo)體材料，元素半導(dǎo)體材料，以Si和Ge為代表；Si：Eg=112eV第二代半導(dǎo)體材料，化合物半導(dǎo)體材料，以GaAs，InP等材料為代表；GaAs：Eg=1.46eV第三代半導(dǎo)體材料，化合物半導(dǎo)體材料，以GaN，SiC，ZnO等材料為代表;GaN:Eg=3.3eV半導(dǎo)體材料的分類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,AIN2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、

5、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)體等使用功能的不同，可分為：電子材料、光電材料、傳感材料、熱電致冷材料等第02章半導(dǎo)體材料的基本性質(zhì)1、掌握半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)和晶體類型常見(jiàn)的密排堆積方式的種類有：簡(jiǎn)單立方堆積，體心立方堆積，面心立方堆積，密排六方堆積，金剛石型堆積半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)n二1.5x10iocm-3金剛石型Si，金剛石，Ge閃鋅礦型GaAs,ZnO，GaN，SiC纖鋅礦型InN，GaN，ZnO，SiCNaCl型PbS，CdO晶體類型金屬晶體通過(guò)金屬鍵而形成的晶體離子晶體通過(guò)離子鍵而形成的晶體分子晶體通過(guò)分子間作用力而形成的晶體原子晶體通過(guò)共價(jià)鍵形成的晶體第

6、03章元素半導(dǎo)體材料1、掌握硅材料的物理化學(xué)性質(zhì)、晶體結(jié)構(gòu)、能帶結(jié)構(gòu)物理化學(xué)性質(zhì):常溫下，只與強(qiáng)堿、氟氣、氟化氫和硝酸的混合溶液反應(yīng)。高溫下，較活潑。能帶結(jié)構(gòu):間接帶隙結(jié)構(gòu)，價(jià)帶：輕空穴和重空穴輕空穴有效質(zhì)量小重空穴有效質(zhì)量大Si的本征載流子濃度：=第”12、掌握硅中的C、O、H和金屬雜質(zhì)及其他缺陷氧對(duì)單晶硅性能的影響：氧原子氧處于間隙位置，對(duì)位錯(cuò)起到了釘扎的作用，增加機(jī)械強(qiáng)度。氧沉淀：第一，釘扎位錯(cuò)，增加機(jī)械強(qiáng)度；第二，適量的氧沉淀起到內(nèi)吸雜或稱本征吸雜的作用；第三，過(guò)量的氧沉淀引起大的應(yīng)力，使硅片翹曲，誘生二次缺陷；第四，與雜質(zhì)形成復(fù)合體，成為載流子復(fù)合中心，影響少子壽命。氧施主：直拉硅單

7、晶的氧雜質(zhì)在低溫?zé)崽幚頃r(shí)，會(huì)產(chǎn)生施主效應(yīng)，使得N型硅晶體的電阻率下降，P型硅晶體的電阻率上升。施主效應(yīng)嚴(yán)重時(shí)，能使P型硅晶體轉(zhuǎn)化為N型。消除熱施主的方法：650C退火，退火時(shí)間小于10小時(shí)。O的危害/O的作用：增強(qiáng)機(jī)械強(qiáng)度內(nèi)吸雜熱處理過(guò)程中，過(guò)飽和間隙氧會(huì)在晶體中偏聚，沉淀而形成氧施主、氧沉淀和二次缺陷等氧沉淀過(guò)大會(huì)導(dǎo)致硅片翹曲，并引入二次缺陷碳對(duì)單晶硅性能的影響（1）非電活性雜質(zhì)，替位雜質(zhì)。碳的原子半徑小于晶格中硅原子的半徑，碳原子處于晶格位置，會(huì)引入晶格應(yīng)變，碳濃度的增加能夠引起晶格常數(shù)的減小。（2）碳和氧會(huì)相互作用第一，促進(jìn)氧沉淀：碳在低溫退火時(shí)參與了氧沉淀的形核過(guò)程，從而促進(jìn)了氧沉淀；

8、第二，抑制熱施主：碳和氧作用形成C一O復(fù)合體，能抑制熱施主的形成；第三，促進(jìn)新施主：在高碳硅晶體中，碳原子能夠促進(jìn)新施主的生成，原因不明確。C的危害碳沉淀的形成會(huì)降低擊穿電壓，增加漏電流；C會(huì)促進(jìn)氧沉淀和新施主的形成；C會(huì)抑制熱施主的形成金屬雜質(zhì)對(duì)單晶硅性能的影響（1）單個(gè)金屬原子對(duì)器件性能的影響：深能級(jí)復(fù)合中心，俘獲少數(shù)載流子，導(dǎo)致少子壽命大幅度降低；（2）金屬原子沉淀在硅晶體：第一，它也能使少數(shù)載流子的壽命減少，降低其擴(kuò)散長(zhǎng)度；第二，金屬沉淀在空間電荷區(qū)，由于它的介電常數(shù)和硅基體不一樣，而產(chǎn)生漏電流。H的作用H在硅中處于間隙位置，可以正負(fù)離子兩種形態(tài)出現(xiàn)；H在硅中形成H-0復(fù)合體H能促進(jìn)氧

9、的擴(kuò)散和熱施主的形成；H會(huì)鈍化雜質(zhì)和缺陷的電活性；H能鈍化晶體的表面或界面，提高器件的性能3、了解硅材料的用途高純的單晶硅是重要的半導(dǎo)體材料；金屬陶瓷、宇宙航行的重要材料；光導(dǎo)纖維通信，最新的現(xiàn)代通信手段；性能優(yōu)異的硅有機(jī)化合物等4、掌握粗硅的制備方法對(duì)于金屬雜質(zhì)而言，冶金級(jí)硅的純度（2-3）個(gè)9；高純多晶硅的純度高于（6）個(gè)9；高純單晶硅的純度高于（11）個(gè)9；電子級(jí)硅的純度高于（9）個(gè)9；用于超大規(guī)模集成電路的硅材料的純度（10-11）個(gè)9；太陽(yáng)能級(jí)多晶硅的純度一般認(rèn)為需大于（6）個(gè)9。方法：（1）三氯氫硅氫還原法；（2）甲硅烷熱分解法。（3）四氯化硅氫還原法；（4）二氯二氫硅還原法；5、

10、掌握三氯氫硅氫還原法和硅烷熱分解法制備高純多晶硅的工藝三氯氫硅還原法（西門子法）制備高純多晶硅的工藝。三步驟：（1）合成中間化合物三氯氫硅SiHC13主要反應(yīng)式：三門m二門（2）三氯氫硅提純（3）用氫還原三氯氫硅得到高純硅多晶硅烷熱分解法制備高純多晶硅（1）硅烷（SiH4）的制備（2）硅烷（SiH4）的提純（3）硅烷（SiH4）的熱分解S(HCL-hH;Si+3HCI1、氫化鋁鋰在乙醚溶液中與四氯化硅反應(yīng)生成硅烷（不安全，易爆炸）LiAlHdSi丄-LiCHAlCl3+SiH4（2）硅烷的提純1、金屬雜質(zhì)在制備硅烷的過(guò)程中不能形成揮發(fā)性化合物，在硅烷生成過(guò)程中，金屬雜質(zhì)已被除去；2、去硼,乩H

11、廠卜B,He*3、提純的對(duì)象是施主雜質(zhì)和碳化物硅烷的熱分解沁汨州6、掌握分凝效應(yīng)分凝現(xiàn)象：含有雜質(zhì)的晶態(tài)物質(zhì)熔化后再結(jié)晶時(shí)，雜質(zhì)在結(jié)晶的固體和未結(jié)晶的液體中濃度不同，這種現(xiàn)象叫分凝現(xiàn)象。平衡分凝系數(shù)：固液兩相達(dá)到平衡時(shí)，固相中的雜質(zhì)濃度和液相中的雜質(zhì)濃度的比值稱為平衡分凝系數(shù)，用K0表示。KO=Cs/CL（1）CSVCL,K0V1提純時(shí)雜質(zhì)向尾部集中CSCL,K01提純時(shí)雜質(zhì)向頭部集中（3）K0=1分布狀態(tài)不變，不能用于去除雜質(zhì)7、掌握懸浮區(qū)熔法制備高純單晶硅的原理及工藝區(qū)熔法：水平區(qū)熔法（Ge,GaAs）懸浮區(qū)熔法（Si）懸浮區(qū)熔法：在氣氛或真空的爐室中，利用高頻線圈在單晶籽晶和其上方懸掛的

12、多晶硅棒的接觸處產(chǎn)生熔區(qū)，然后使熔區(qū)向上移動(dòng)進(jìn)行單晶生長(zhǎng)。由于硅熔體完全依靠其表面張力和高頻電磁力的支托，懸浮于多晶棒與單晶之間，故稱為懸浮區(qū)熔法。工藝：原料準(zhǔn)備，裝爐，抽真空，充惰性氣體，高頻感應(yīng)加熱，熔接籽晶，縮頸，放肩，等徑生長(zhǎng)，停爐區(qū)熔法制備單晶硅的特點(diǎn)：1不使用坩堝，單晶生長(zhǎng)過(guò)程不會(huì)被坩堝材料污染2由于雜質(zhì)分凝和蒸發(fā)效應(yīng)，可以生長(zhǎng)出高電阻率硅單晶（可以利用懸浮區(qū)熔進(jìn)行多次提純，所以單晶的純度高。）8、掌握直拉法制備單晶硅的原理及工藝直拉法：切克勞斯基法，CZ法在一個(gè)直通型的熱系統(tǒng)中，用石墨電阻加熱，將裝在高純石英坩堝中的多晶硅融化，然后將籽晶在熔體表面進(jìn)行熔接，同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)籽晶，反向轉(zhuǎn)動(dòng)

13、坩堝，籽晶緩慢向上提升，經(jīng)過(guò)引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、等徑生長(zhǎng)、收尾等過(guò)程，單晶就生長(zhǎng)出來(lái)了。（1）爐體：夾層水冷式不銹鋼爐壁，上下?tīng)t室用隔離閥隔開(kāi)；（2）晶體和坩堝的轉(zhuǎn)動(dòng)及提升部分；（3）控制部分：晶體轉(zhuǎn)速、坩堝轉(zhuǎn)速、坩堝升速、爐內(nèi)壓力、氬氣流量、冷卻水流量、安全報(bào)警進(jìn)行全程監(jiān)控；（4）氣體控制：爐內(nèi)壓力和氣體流量；（5）熱場(chǎng)配置：石英坩堝、石墨坩堝、加熱器、保溫層。電壓幾十伏、電流幾千安培、加熱器電阻）.010.015歐姆備料工藝：硅料和籽晶腐蝕、清洗。腐蝕:用氫氟酸和硝酸的混合溶液腐蝕掉硅料表面的污染物清洗:洗去浮渣拉晶工藝：（裝爐、抽真空、）多晶硅料加熱熔化、浸入籽晶、熔接、引晶、放肩、轉(zhuǎn)肩、

14、等徑生長(zhǎng)、收尾、(降溫、停爐)。9、掌握直拉法制備單晶硅的各種影響因素及解決方案檢漏通氬氣：避免產(chǎn)生位錯(cuò)位錯(cuò)產(chǎn)生的兩個(gè)原因：熔體過(guò)熱，其中的氣體會(huì)形成“鼓泡”，熔體波動(dòng)，易形成位錯(cuò)揮發(fā)物冷凝形成顆粒，落入熔體，會(huì)形成位錯(cuò)源加熱熔化：熔料時(shí)溫度不高也不低；溫度過(guò)低，時(shí)間太長(zhǎng)；溫度過(guò)高，硅與石英坩堝反應(yīng),增加硅中的雜質(zhì)。常見(jiàn)的異?，F(xiàn)象：(1)跳硅：熔硅在坩堝中沸騰；掛邊：絕大部分硅熔化后，硅熔體上面坩堝邊上粘有硅塊；搭橋：硅熔完后，部分硅塊在硅熔體上邊形成一座橋；10、掌握晶片加工工藝第04章化合物半導(dǎo)體材料1、掌握iii-v族化合物半導(dǎo)體的共有的特性GaAs,GaP,GaN，InAs,InP,I

15、nN,AlN帶隙較大帶隙大于1.1eV直接躍遷能帶結(jié)構(gòu)光電轉(zhuǎn)換效率高電子遷移率高一一高頻、高速器件2、掌握GaAs,InP,GaN的電學(xué)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)及應(yīng)用GaAs直接帶隙結(jié)構(gòu)。雙能谷。輕空穴和重空穴帶隙為1.42eV。負(fù)阻現(xiàn)象GaAs電學(xué)性質(zhì)有效質(zhì)量越低，電子速度越快oGaAs中電子有效質(zhì)量為自由電子的1/15,是硅電子的1/3GaAs電子遷移率比Si大五倍。用GaAs制備的晶體管開(kāi)關(guān)速度比硅的快34倍。高頻器件，軍事上應(yīng)用GaAs光學(xué)性質(zhì)直接帶隙結(jié)構(gòu)發(fā)光效率比其它半導(dǎo)體材料要高得多，可以制備發(fā)光二極管，光電器件和半導(dǎo)體激光器等GaAs的應(yīng)用微電子領(lǐng)域：用于移動(dòng)通信、衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)、紅外

16、探測(cè)及成像。光電子領(lǐng)域：作為發(fā)光二極管和激光器的襯底材料。太陽(yáng)能電池領(lǐng)域：轉(zhuǎn)換效率、抗輻照、溫度穩(wěn)定性方面有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)InP特性咼電場(chǎng)下，電子峰值漂移速度咼于GaAs中的電子，是制備超咼速、超咼頻器件的良好材料;InP作為轉(zhuǎn)移電子效應(yīng)器件材料，某些性能優(yōu)于GaAsInP的直接躍遷帶隙為1.35eV,正好對(duì)應(yīng)于光纖通信中傳輸損耗最小的波段；InP的熱導(dǎo)率比GaAs好，散熱效能好InP是重要的襯底材料GaNIII族氮化物InN(0.7eV),GaN(3.4eV),AlN(6.2eV),多元合金化合物禁帶寬度(2.36.2eV),直接帶隙，可以覆蓋紅、黃、綠、藍(lán)、紫和紫外光譜范圍，是到目前為止其它任何

17、半導(dǎo)體材料都無(wú)法達(dá)到的浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院李泊位光電子器件，特別是短波長(zhǎng)光電子器件的優(yōu)選材料優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，適合發(fā)展高溫、高頻、大功率電子器件GaN基III族氮化物是目前最引人注目的新一代半導(dǎo)體材料GaN的應(yīng)用1實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體照明。2.提高光存儲(chǔ)密度。3.改善軍事系統(tǒng)與裝備性能。LED照明的優(yōu)點(diǎn)發(fā)光效率高，節(jié)省能源，耗電量為同等亮度白熾燈的10%-20%,熒光燈的1/2，綠色環(huán)保,冷光源，不易破碎，沒(méi)有電磁干擾，產(chǎn)生廢物少，壽命長(zhǎng)，壽命可邊0萬(wàn)小時(shí)，固體光源、體積小、重量輕、方向性好，單個(gè)單元尺寸只有35mm,響應(yīng)速度快，并可以耐各種惡劣條件，低電壓、小電流。3、掌握n-vi

18、族化合物半導(dǎo)體的共有的特性ii-vi族化合物離子鍵成分更多，極性更強(qiáng)，具有更高的蒸氣壓，生長(zhǎng)單晶更為困難。ii-vi族化合物均為直接躍遷帶隙結(jié)構(gòu)，帶隙比周期表同一行的III-V族要大4、掌握Z(yǔ)nO的性質(zhì)及應(yīng)用目前寬禁帶半導(dǎo)體研究的有一個(gè)重要熱點(diǎn)ZnO被認(rèn)為在紫外光電子器件方面具有很好的應(yīng)用前景，成為繼GaN材料之后又一備受關(guān)注的半導(dǎo)體光電材料。ZnOn型摻雜容易，p型摻雜異常困難II-VI族化合物中，Zn和O的電負(fù)性相差最大極性最強(qiáng)。C軸極性，c/av理想六方結(jié)構(gòu)的數(shù)值六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)ZnO的三種晶體結(jié)構(gòu)立方閃鋅礦結(jié)構(gòu)立方襯底）結(jié)構(gòu)（高壓）*ZnO的極化面對(duì)材料的性質(zhì)和材料的生長(zhǎng)、摻雜有重要的影

19、響（1）Zn極化面，Zn原子作為正電中心，易與具有電負(fù)性的原子成鍵；O極化面，難與具有電負(fù)性的原子成鍵，影響摻雜效率和雜質(zhì)濃度。（2）Zn極化面比O極化面具有較快的生長(zhǎng)速率。（3）O面具有較快的腐蝕速度最重要的點(diǎn)缺陷：氧空位（VO）、鋅間隙（Zni）,被認(rèn)為是本征ZnOn型導(dǎo)電的原因。ZnO的發(fā)光機(jī)制非常復(fù)雜。ZnO的光學(xué)性質(zhì)發(fā)光機(jī)制：帶間躍遷發(fā)光、激子復(fù)合發(fā)光、雜質(zhì)缺陷能級(jí)躍遷發(fā)光?？梢?jiàn)光發(fā)光過(guò)程非常復(fù)雜，與不同類型的雜質(zhì)缺陷有關(guān)。紫帶發(fā)光（3.06eV）綠帶發(fā)光（2.45eV）黃帶發(fā)光（2.2eV）紅帶發(fā)光（2.0eV）透明電極LCD,ELD,ECD,PHDOPB攝橡元件圖橡傳感器輸入畫向

20、用廿關(guān)，接觸式面板，觸摸屏儀表窗口電磁湖蔽面發(fā)熱膜防霧防霜勉亂汽車，飛機(jī)擋鳳魁離，相機(jī)，滑雪眼億取暖用嵌板散熱器烹調(diào)用加熱器紅外反射膜投射膜靜緲卜反射器建筑物裝怖廨離皈察窗腳元件太陽(yáng)光聚熱器電學(xué)方面的應(yīng)用光學(xué)方面的應(yīng)用浙江師范大學(xué)數(shù)理與信息工程學(xué)院李泊位 第05章固溶體半導(dǎo)體材料1、掌握半導(dǎo)體固溶體的概念及其性質(zhì)半導(dǎo)體固溶體定義：兩種或兩種以上同一類型的半導(dǎo)體材料組成的一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的固溶體，又稱為混晶半導(dǎo)體或者合金半導(dǎo)體?？煽闯墒莾煞N或兩種以上的材料通過(guò)互溶方式形成，每種材料的含量用組分表示。主要有硅鍺固溶體、iii-v族化合物固溶體和II-VI族化合物固溶體等。（1）晶格常數(shù)服從Veg

21、ard關(guān)系：通過(guò)對(duì)固溶體晶格常數(shù)的測(cè)定，可以確定固溶體的組分。（2）能帶結(jié)構(gòu)是其組分的函數(shù)（3）固溶體的禁帶展寬與躍遷類型的轉(zhuǎn)變同類型的半導(dǎo)體材料的禁帶寬度隨組成元素的平均原子序數(shù)的增加而減小。影響固溶體的因素（1）質(zhì)點(diǎn)尺寸因素（2）晶體結(jié)構(gòu)類型（3）電價(jià)因素2、掌握SiGe固溶體的性質(zhì)及其應(yīng)用SiGe固溶體的性質(zhì)電學(xué)性質(zhì)一一禁帶寬度應(yīng)用（1）新型的微電子和光電子器件。（2）在SiGe上再生長(zhǎng)Si,Si材料受到生長(zhǎng)平面內(nèi)的張應(yīng)變，可得到遷移率高的應(yīng)變Si,大大提高器件的速度。（3）應(yīng)用于高速SiGe雙極晶體管及其相關(guān)電路的研制（4）用于制作新型硅基太陽(yáng)能電池3、掌握幾種ni-v族和ii-vi族

22、固溶體半導(dǎo)體的性質(zhì)4、掌握稀磁半導(dǎo)體的性質(zhì)及其應(yīng)用稀磁半導(dǎo)體材料是將一部分的非磁半導(dǎo)中的原子由磁性原子代替，形成具有磁性的三元或更多的半導(dǎo)體材料。因?yàn)橐话銚饺氲碾s質(zhì)濃度不高，磁性比較弱，因而叫做稀磁半導(dǎo)體，或者半磁半導(dǎo)體具有半導(dǎo)體和磁性的性質(zhì)，在一種材料中同時(shí)應(yīng)用電子電荷和自旋兩種自由度，因而引起科研工作者的廣泛關(guān)注，目前尚處于研究階段。第06章非晶、有機(jī)和微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料1、掌握非晶半導(dǎo)體的概念與晶態(tài)半導(dǎo)體材料相比，非晶態(tài)半導(dǎo)體材料的原子在空間排列上失去了長(zhǎng)程有序性，但其組成原子也不是完全雜亂無(wú)章地分布的。由于受到化學(xué)鍵，特別是共價(jià)鍵的束縛，在幾個(gè)原子的微小范圍內(nèi)，可以看到與晶體非常相似的結(jié)

23、構(gòu)特征。所以，一般將非晶態(tài)材料的結(jié)構(gòu)描述為：“長(zhǎng)程無(wú)序，短程有序”。2、掌握非晶半導(dǎo)體的基本性質(zhì)（1）能帶模型（1）短程有序一一基本能帶：每個(gè)原子與周圍原子的鍵和與相應(yīng)的結(jié)晶態(tài)相同，有相同的共價(jià)鍵數(shù)。（2）長(zhǎng)程無(wú)序一一定域態(tài)帶尾：鍵長(zhǎng)和鍵角發(fā)生起伏。（3）懸掛鍵一一帶隙中間形成隙態(tài)：懸掛鍵（2）直流電導(dǎo)率晶態(tài)半導(dǎo)體的導(dǎo)電主要是靠導(dǎo)帶中的電子或價(jià)帶中的空穴而在非晶態(tài)半導(dǎo)體中存在有擴(kuò)展態(tài)、尾部定域態(tài)、禁帶中的缺陷定域態(tài)等，這些狀態(tài)中的電子（或空穴）都可對(duì)電導(dǎo)有貢獻(xiàn)。非晶半導(dǎo)體中載流子輸運(yùn)是一種彌散輸運(yùn)一一長(zhǎng)程無(wú)序彌散輸運(yùn)有兩種機(jī)制：a多次陷落機(jī)制b跳躍機(jī)制（3）光學(xué)性質(zhì)電子跨越禁帶時(shí)的躍遷沒(méi)有直接躍遷和間接躍遷的區(qū)別，電子躍遷時(shí)不再遵守動(dòng)量守恒的選擇定則，可比晶體硅更有效的吸收光子，非晶結(jié)構(gòu)上的無(wú)序使非晶半導(dǎo)體中的電子沒(méi)有確定的波矢。3、掌握非晶硅的優(yōu)缺點(diǎn)及其在太陽(yáng)能電池中的應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)：1很好的光學(xué)性能，在可見(jiàn)光譜區(qū)域內(nèi)具有高的光吸收系數(shù)和光電導(dǎo)特性2.可實(shí)現(xiàn)高濃度摻雜，也能制備高質(zhì)量的pn結(jié)和多層結(jié)構(gòu)，易形成異質(zhì)結(jié)，有利于器件的制造。3只要改變?cè)牧系臍庀喑煞只驓怏w流量，便可對(duì)非