半導(dǎo)體材料與器件-復(fù)習(xí)課件

1、“摩爾定律之父” 戈登摩爾讓集成電路填滿更多的元件二、課程內(nèi)容、安排及其要求 緒論 (6-9學(xué)時)掌握半導(dǎo)體的發(fā)展史、摩爾定律、高K柵極材料、3D晶體管、CPU的發(fā)展史、半導(dǎo)體材料的應(yīng)用等第一章半導(dǎo)體材料的基本性質(zhì) (6學(xué)時) 掌握半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)；半導(dǎo)體材料的分類、電學(xué)性質(zhì)、光電性質(zhì)、磁學(xué)性質(zhì)和熱電性質(zhì)第二章 半導(dǎo)體材料概述 (6學(xué)時)概括介紹半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷程第三章半導(dǎo)體材料的制備概述 (6學(xué)時)掌握半導(dǎo)體材料制備的理論基礎(chǔ)及其制備方法第四章雜質(zhì)工程和能帶工程 (3學(xué)時)摻雜效應(yīng)、嬗變摻雜、半導(dǎo)體固溶體緒論 半導(dǎo)體的發(fā)展史 整流電路 晶體管60余年 摩爾定律Intel CPU的發(fā)展史

2、高K金屬柵技術(shù)3D晶體管技術(shù) 22納米技術(shù)的優(yōu)點 半導(dǎo)體材料的應(yīng)用視頻：半導(dǎo)體定義1,21.3 摩爾定律1965 年 4 月 19 日,時任仙童半導(dǎo)體公司研究開發(fā)實驗室主任的摩爾應(yīng)邀為電子學(xué)雜志 35 周年?？?寫了一篇觀察評論報告,題目是:讓集成電路填滿更多的元件.“摩爾定律” 的最初原型：“最低元件價格下晶體管數(shù)量每年大約增加一倍.可以確信,短期內(nèi)這一增長率會繼續(xù)保持.即便不是有所加快的話.而在更長時期內(nèi)的增長率應(yīng)是略有波動,盡管役有充分的理由來證明,這一增長率至少在未來十年內(nèi)幾乎維持為一個常數(shù).半導(dǎo)體的發(fā)展年表-續(xù)摩爾定律當(dāng)價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個月便會增加

3、一倍，性能也將提升一倍。換言之，每一美元所能買到的電腦性能，將每隔18個月翻兩倍以上。這一定律揭示了信息技術(shù)進(jìn)步的速度。 1995年,摩爾在經(jīng)濟(jì)學(xué)家雜志上撰文寫道:現(xiàn)在令我感到最為擔(dān)心的是 成本的增加,這是另一條指數(shù)曲線.摩爾第二定律近年來,國內(nèi) IT 專業(yè)媒體上又出現(xiàn)了新摩爾定律 的提法,則指的是我國 Internet 聯(lián)網(wǎng)主機(jī)數(shù)和上網(wǎng)用戶人數(shù)的遞增速度,大約每半年就翻一番!而且專家們預(yù)言,這一趨勢在未來若干年內(nèi)仍將保 持下去.新摩爾定律（中國）半導(dǎo)體的發(fā)展年表-續(xù)“采用高k柵介質(zhì)和金屬柵極材料，是自20世紀(jì)60年代晚期推出多晶硅柵極金屬氧化物半導(dǎo)體（MOS）晶體管以來，晶體管技術(shù)領(lǐng)域里最重

4、大的突破?！?戈登. 摩爾2.高k金屬柵技術(shù)45nm(1m=1000nm, 1nm為10億分之一米)不是指的芯片上每個晶體管的大小也不是指用于蝕刻芯片形成電路時采用的激光光源的波長而是指芯片上晶體管和晶體管之間導(dǎo)線連線的寬度，簡稱線寬。半導(dǎo)體業(yè)界習(xí)慣上用線寬這個工藝尺寸來代表硅芯片生產(chǎn)工藝的水平。高k金屬柵技術(shù)續(xù)每一次制作工藝的更新?lián)Q代都給新一輪處理器高速發(fā)展鋪平了大道:線寬越小，晶體管也越小，讓晶體管工作需要的電壓和電流就越低，晶體管開關(guān)的速度也就越快，這樣新工藝的晶體管就可以工作在更高的頻率下，隨之而來的就是芯片性能的提升。高k金屬柵技術(shù)續(xù)當(dāng)工藝每次提升的時候我們在字面上緊緊看到的是數(shù)字的

5、提升，給大家的感覺好像是從65nm到45nm同以前從130nm到90nm，以及從90nm到65nm一樣沒有什么特別的。根據(jù)摩爾定律，就是每18個月，在同樣面積的硅片上把兩倍的晶體管“塞”進(jìn)去，從單個晶體管的角度來看，為了延續(xù)摩爾定律，我們需要每兩年把晶體管的尺寸縮小到原來的一半。高k金屬柵技術(shù)續(xù)現(xiàn)在的工藝已經(jīng)將晶體管的組成部分做到了幾個分子和原子的厚度，組成半導(dǎo)體的材料已經(jīng)達(dá)到了它的物理電氣特性的極限。最早達(dá)到這個極限的部件是組成晶體管的柵極氧化物柵極介電質(zhì)，現(xiàn)有的工藝都是采用二氧化硅(SiO2)層作為柵極介電質(zhì)。高k金屬柵技術(shù)續(xù)源極(Source)和漏極(Drain)之間的部分叫做溝道(Ch

6、annel)，柵極氧化物上面是柵極(Gate)。晶體管的工作原理其實很簡單，就是用兩個狀態(tài)表示二進(jìn)制的“0”和“1”。源極和漏極之間是溝道，當(dāng)沒有對柵極(G)施加電壓的時候，溝道中不會聚集有效的電荷，源極(S)和漏極(D)之間不會有有效電流產(chǎn)生，晶體管處于關(guān)閉狀態(tài)。關(guān)閉狀態(tài)高k金屬柵技術(shù)續(xù)可以把這種關(guān)閉的狀態(tài)解釋為“0”，當(dāng)對柵極(G)施加電壓的時候，溝道中會聚集有效的電荷，形成一條從源極(S)到漏極(D)導(dǎo)通的通道，晶體管處于開啟狀態(tài)，可以把這種狀態(tài)解釋為“1”。這樣二進(jìn)制的兩個狀態(tài)就由晶體管的開啟和關(guān)閉狀態(tài)表示出來了。高k金屬柵技術(shù)續(xù)開啟狀態(tài)這里要解釋下。最先漏電嚴(yán)重的要從90nm工藝開始

7、算起。在同樣的電壓下晶體管的數(shù)量越多電流的傳導(dǎo)就越困難，只有加大電壓才能解決，但是加大電壓也勢必會造成漏電。這就是為什么90nm的工藝功耗不降反升了。 高k金屬柵技術(shù)續(xù)90nm的工藝功耗不降反升了？技術(shù)革新的驅(qū)動力：隨著CPU制造工藝不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的氧化硅柵介質(zhì)不斷變薄，晶體管漏電量逐步增加，隨之引起的功耗浪費和發(fā)熱問題開始成為阻礙CPU技術(shù)發(fā)展的瓶頸。高k金屬柵技術(shù)續(xù)高K一種材料應(yīng)具有良好的絕緣屬性，同時在柵極和晶體硅襯底的通道之間(源極和漏極之間)產(chǎn)生很好的場效應(yīng)。K其實是電子學(xué)的工程術(shù)語，K源于希臘文Kappa，用于衡量一種材料存儲電荷(正電荷或者負(fù)電子)的能力。類比于吸水的不同材料，海

8、綿可以吸附和存儲大量的水，木頭可以存儲一些水分，所以海綿比木頭的“K值”更高。具有高K的材料可以比其他材料更好地存儲電荷。高k金屬柵技術(shù)續(xù)什么是材料的高介電常數(shù)?假定材料1的K值為1，材料2的K值為2。給定相同的電壓V+，如果材料的厚度相同，K=2的材料存儲電荷的能力是K=1的材料存儲電荷能力的兩倍。如果K=2材料的厚度為K=1材料的兩倍，那么存儲電荷的能力就相同了。擁有更高的K值的材料可以和目前的二氧化硅做得一樣厚，也可以更厚些同時保持著更理想的屬性。高k金屬柵技術(shù)續(xù)高K材料可以大幅減少漏電?經(jīng)歷了無數(shù)次失敗的痛苦，研究人員最終找到了一種基于金屬鉿(Hafnium)的氧化物，這種材料具有高K

9、的潛質(zhì)。不過這種材料作為新的柵極介電質(zhì)和原來的柵極的多晶硅并不兼容。又經(jīng)過了多次的試驗和篩選，最后采用金屬代替多晶硅作為柵極材料的辦法來解決問題。高K材料的研究“高-K 柵極介電質(zhì)+金屬柵極”？高k金屬柵技術(shù)續(xù)高k金屬柵技術(shù)續(xù)就是目前標(biāo)準(zhǔn)晶體管結(jié)構(gòu)，這種晶體管的材料在過去將近四十年沒有太大的變化：在晶體硅襯底的柵極是多晶硅，柵極介電質(zhì)是二氧化硅。而新的“高-K 柵極介電質(zhì)+金屬柵極”晶體管(介電質(zhì)也稱為介質(zhì))確定了新的材料，又歷經(jīng)了重重艱辛，終于讓45nm的制程達(dá)到了量產(chǎn)。高k金屬柵技術(shù)續(xù)二氧化硅柵極介電質(zhì)+多晶硅高-K 柵極介電質(zhì)+金屬柵極高K金屬柵極的技術(shù)地位：高k柵介質(zhì)和金屬柵極技術(shù)的出

10、現(xiàn)和應(yīng)用是Intel強大技術(shù)實力厚積薄發(fā)的結(jié)果，它的全面應(yīng)用將對CPU的發(fā)展前景產(chǎn)生不可估量的影響，業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為這一技術(shù)足以保證“摩爾定律”在今后十年內(nèi)繼續(xù)有效。高k金屬柵技術(shù)續(xù)不僅如此，這一技術(shù)的出現(xiàn)也契合了當(dāng)今綠色環(huán)保、注重健康的時代潮流：新型介質(zhì)完全符合無鉛化的要求，同時它在CPU節(jié)能降耗方面的意義重大，這其中還蘊涵著整機(jī)系統(tǒng)運行噪聲降低、維護(hù)成本降低等一系列積極因素?？偟膩碚f，它算得上是Intel追求科技人性化過程中的必然結(jié)果。 綠色環(huán)保、注重健康影響力：高K柵介質(zhì)和金屬柵極技術(shù)也將成為Intel的競爭者面前的一座技術(shù)壁壘，不管誰是下一個“跨欄者”，它都還有很艱辛漫長的道路要走。高

11、k金屬柵技術(shù)續(xù)視頻-高K金屬柵極技術(shù)“到32納米或者22納米的時候，不用高k是走不下去的，非用不可。英特爾是先架了一座橋，通向32、22納米的時候更方便了，其他人也在架橋，不是說不架橋就可以跳過去了，這是一個工業(yè)趨勢誰也躲不開?！备遦金屬柵技術(shù)續(xù)高k金屬柵技術(shù)的發(fā)展歷程不過，使用高K電介質(zhì)材料來替代二氧化硅要面對許多技術(shù)問題：芯片的穩(wěn)定性：高K介質(zhì)器件的門限電壓可能迅速竄升到500毫伏甚至更高，芯片在運行過程中受熱升溫后，晶體管的門限電壓也將以不可預(yù)測的幅度來回擺動，這些問題很可能影響芯片的穩(wěn)定性。高k金屬柵技術(shù)續(xù)Intel已經(jīng)報道32nm high-K工藝，即：用于高K材料的等價氧化物(電介

12、質(zhì))的厚度從45納米工藝時的1納米縮小至0.9納米，柵極長度縮小到30納米，處理器的同比封裝尺寸將是45納米產(chǎn)品的70%，并采用第4代應(yīng)變硅，電子在晶體管中的流通更順暢，阻力更小，耗電更低。然而并未公布相應(yīng)氧化物高K材料的具體成分，其中很多研究內(nèi)容需要我們?nèi)ヌ剿?。國?nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢高k金屬柵技術(shù)續(xù)過去的研究結(jié)果已經(jīng)表明金屬氧化物是取代二氧化硅在柵介質(zhì)中的候選材料體系。在這些金屬氧化物高K材料中，TiO2、ZrO2和HfO2的綜合性能表現(xiàn)得更加優(yōu)越，更易替代二氧化硅在MOSFET 柵介質(zhì)中的應(yīng)用。高k金屬柵技術(shù)續(xù)高K材料鐵電材料金屬氧化物氮化物/public/art/artinfo/id/

13、800108393. 英特爾發(fā)布3D晶體管技術(shù) 助推22納米明年量產(chǎn)英特爾稱之為3D晶體管，但從技術(shù)上講，這是三門晶體管。傳統(tǒng)的二維門由較薄的三維硅鰭所取代，硅鰭由硅基垂直伸出3D晶體管技術(shù) 續(xù)基于3D晶體管處理器優(yōu)點：適用于小芯片速度更快、能效更高 尺寸的手持設(shè)備反復(fù)開關(guān)消耗的能源較低 提供了一種管理晶體管密度的方式3D晶體管技術(shù) 續(xù)傳統(tǒng)2-D平面柵極被超級纖薄的、從硅基體垂直豎起的3-D硅鰭狀物所代替。電流控制是通過在鰭狀物三面的每一面安裝一個柵極而實現(xiàn)的（兩側(cè)和頂部各有一個柵極），而不是像2-D平面晶體管那樣，只在頂部有一個柵極。3D三柵極晶體管技術(shù)?3D晶體管技術(shù) 續(xù)與之前的32納米平

14、面晶體管相比，22納米3-D三柵極晶體管的優(yōu)點：低電壓下可將性能提高37%電量消耗將減少50%造價僅提高2%3%3D晶體管技術(shù) 續(xù)何謂硅鰭？門包裹著硅鰭。硅鰭的三面都由門包裹控制，頂部包裹一個門，側(cè)面各包裹一個門，共包裹三個門。2D二維晶體管只有頂部一個門包裹控制。3D晶體管技術(shù) 續(xù)英特爾對此解釋簡單明了：“控制門增加，晶體管處于開狀態(tài)時，通過的電流會盡可能多；處于關(guān)狀態(tài)時，電流會盡快轉(zhuǎn)為零，能耗降至最低。晶體管在兩種狀態(tài)之間迅速切換能夠顯著提高性能?！?D晶體管技術(shù) 續(xù)Intel 3-D三柵極晶體管模型3D晶體管技術(shù) 續(xù)英特爾的22納米制程還將基于其第三代HKMG，并將采用銅互連、低k、應(yīng)變

15、硅等技術(shù)。另外與32納米類似，22納米制程仍將繼續(xù)使用193納米沉浸式光刻技術(shù)。英特爾沒有披露關(guān)于低k互連技術(shù)的任何細(xì)節(jié)。英特爾堅稱，它不會采用絕緣硅(SOI)技術(shù)。據(jù)英特爾，SOI晶圓將導(dǎo)致總體工藝成本上升10%左右。世界上第一款 -22納米微處理器3D晶體管技術(shù) 續(xù)3D晶體管技術(shù) 續(xù)應(yīng)變硅/list/list.aspx?id=1442普通硅技術(shù)應(yīng)變硅技術(shù)應(yīng)變硅的技術(shù)原理：將在MOS管的柵極下溝道處得硅原子的間距加大，減少電子通行所受到的阻礙，也就是相當(dāng)于減少了電阻，當(dāng)MOS管打開的時候電流就會更順利地沿著拉伸方向在源極和漏極之間流動，這樣一來半導(dǎo)體器件發(fā)熱量和能耗就會降低，而運行速度則得以

16、提升。而實現(xiàn)該技術(shù)的關(guān)鍵是能否找到一種成本相對較低，可大規(guī)模應(yīng)用的方法來加大硅原子間距。3D晶體管技術(shù) 續(xù)根據(jù)自然規(guī)律，在添加了相似元素的原子后，晶體結(jié)構(gòu)會發(fā)生線性擴(kuò)張。據(jù)此，研究人員開發(fā)了改進(jìn)型半導(dǎo)體材料硅鍺。由圖可知，硅鍺的晶體矩陣與純硅的相比，原子間距有了明顯的擴(kuò)張。這段擴(kuò)張出來的空間就是電子流動的空間。3D晶體管技術(shù) 續(xù) 3D晶體管技術(shù) 續(xù)通道一般是用硅制成的，而如果使用應(yīng)變硅代替普通的硅來制造晶體管通道的話，格子里的原子將被分散在較遠(yuǎn)的距離、可以將原子拉長，那么電子在通過稀疏的原子格時遇到的阻抗就大大下降。Intel宣稱利用這種技術(shù)只需將Si原子拉長1，就可以提高1020的電流速度，

17、而成本只增加了2。在實驗環(huán)境下，測試結(jié)果顯示電子在應(yīng)變硅材料中的流動速度要比其在非應(yīng)變硅中快70%。而制成芯片后其運行速度也要較非應(yīng)變硅制成的芯片快35%。3D晶體管技術(shù) 續(xù)/list/list.aspx?id=14423D晶體管技術(shù) 續(xù)絕緣硅（SOI）技術(shù)絕緣硅的出現(xiàn)主要是解決芯片的功耗問題。該技術(shù)利用一層SiO2絕緣薄膜，將各個晶體管與最底下的硅圓片分開，而常規(guī)的CMOS芯片中，晶體管直接與圓片接觸。SOI的二氧化硅層能有效地使電子從一個晶體管門電路流到另一個晶體管門電路，不會讓多余的電子滲漏到圓片上，由于不會因電子滲漏而浪費電能，因此功耗更小。3D晶體管技術(shù) 續(xù)IBM宣稱：同類SOI芯片

18、與CMOS芯片的對比顯示，SOI芯片速度快20%30%，而能耗為CMOS芯片能耗的一半或者三分之一。3D晶體管技術(shù) 續(xù)3D晶體管技術(shù) 續(xù)其它的領(lǐng)先國際大廠如IBM fab 俱樂部，臺積電等也在開發(fā)多柵晶體管結(jié)構(gòu)。只是按英特爾院士Mark Bohr看法，英特爾至少領(lǐng)先3年，如臺積電計劃在14nm時才準(zhǔn)備采用FinFET結(jié)構(gòu)。3D晶體管結(jié)構(gòu)的偉大意義3D晶體管技術(shù) 續(xù)另外，據(jù)Mark Bohr透露，三柵結(jié)構(gòu)技術(shù)可以縮小到14納米。意味著業(yè)界一直爭論的16納米之后(包括16納米)的技術(shù)如何走？英特爾至少已經(jīng)打開一條生路。因此3D晶體管結(jié)構(gòu)具有劃時代的革命性意義。3D晶體管結(jié)構(gòu)從制造工藝成本上僅增加2

19、-3因此是十分誘人的。3D晶體管技術(shù) 續(xù)它的22nm制程又稱1270，已進(jìn)入生產(chǎn)。首先會在奧勒岡州的D10晶圓廠生產(chǎn)，而后再移到亞利桑那州的F32廠，將在2011年下半年開始量產(chǎn)。3D晶體管技術(shù) 續(xù)英特爾的下一代處理器Ivy Bridge將獨家采用該3D晶體管技術(shù)。也就是說英特爾在生產(chǎn)Ivy Bridge芯片時將退出2D晶體管制造業(yè)務(wù)、完全轉(zhuǎn)向3D晶體管。2011年底，Ivy Bridge芯片將開始進(jìn)入商業(yè)生產(chǎn)，然而估計應(yīng)該在2012年時進(jìn)入批量生產(chǎn)。3D晶體管技術(shù) 續(xù)為此，英特爾公司于近日上調(diào)其2011年的資本支出計劃由之前的支出90億美元，上調(diào)至102億美元。用來推進(jìn)其22納米芯片制造工藝

20、的研發(fā)，并向其下一個目標(biāo)14納米芯片進(jìn)發(fā)。3D晶體管技術(shù) 續(xù)半導(dǎo)體的第一個應(yīng)用就是利用它的整流效應(yīng)作為檢波器，就是點接觸二極管（也俗稱貓胡子檢波器，即將一個金屬探針接觸在一塊半導(dǎo)體上以檢測電磁波）。半導(dǎo)體還用來做整流器、光伏電池、紅外探測器等，半導(dǎo)體的四個效應(yīng)都用到了。 5、半導(dǎo)體的主要用途1、半導(dǎo)體材料的早期應(yīng)用 半導(dǎo)體的主要用途續(xù)從1907年到1927年，美國的物理學(xué)家研制成功晶體整流器、硒整流器和氧化亞銅整流器。1931年，蘭治和伯格曼研制成功硒光伏電池。1932年，德國先后研制成功硫化鉛、硒化鉛和碲化鉛等半導(dǎo)體紅外探測器，在二戰(zhàn)中用于偵探飛機(jī)和船艦。二戰(zhàn)時盟軍在半導(dǎo)體方面的研究也取得了

21、很大成效，英國就利用紅外探測器多次偵探到了德國的飛機(jī)。半導(dǎo)體的主要用途續(xù)半導(dǎo)體材料的研制和應(yīng)用的關(guān)聯(lián)回顧半導(dǎo)體材料的發(fā)展歷史，隨著不同時期新的材料的出現(xiàn)，半導(dǎo)體材料的應(yīng)用先后出現(xiàn)幾次飛躍。第一代半導(dǎo)體材料是Si。Si片的出現(xiàn)使半導(dǎo)體材料在微電子領(lǐng)域中的應(yīng)用獲得突破性的進(jìn)展。Si材料有兩種，即單晶硅和多晶硅。Si材料的提純需在超高真空條件下進(jìn)行。單晶硅片在70年代實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，微電子技術(shù)在此基礎(chǔ)上發(fā)展。一、 第一代半導(dǎo)體材料(元素半導(dǎo)體)半導(dǎo)體的主要用途續(xù)GaAs是具有代表性的第二代半導(dǎo)體材料。這種材料稱為化合物半導(dǎo)體材料。類似的化合物半導(dǎo)體材料還有：GaAlAs、GaAsP、InGaAs、GaP

22、、InGaAsP等。第二代半導(dǎo)體材料以群體效應(yīng)出現(xiàn)，使半導(dǎo)體材料的應(yīng)用進(jìn)入光電子領(lǐng)域。二、 第二代半導(dǎo)體材料(化合物半導(dǎo)體)半導(dǎo)體的主要用途續(xù)SiC、GaN、ZnO是90年代新研制成功的第三代半導(dǎo)體材料。這類材料的價格低于前兩代，而且有更優(yōu)異的性能。例如，它們的熱導(dǎo)率是Si的3倍多，擊穿場強是Si的10倍，飽和電子遷移率是Si的2.5倍，鍵合能也很高。這些特點使它們特別適用于高頻大功率、抗輻射、抗腐蝕的電子器件。三、第三代半導(dǎo)體材料(化合物半導(dǎo)體)SiC材料現(xiàn)已用于高頻大功率器。這類器件已在軍事雷達(dá)、衛(wèi)星通訊以及高清晰度電視圖像的發(fā)送和傳播中獲得應(yīng)用。半導(dǎo)體的主要用途續(xù)思考題(緒論)簡述半導(dǎo)體

23、整流作用、霍爾效應(yīng)、摩爾定律？什么叫高K金屬柵極技術(shù)？簡述其優(yōu)點。3D晶體管的物理模型？簡述其優(yōu)點。簡述22納米制程技術(shù)面臨的15大挑戰(zhàn)？選擇其中3個挑戰(zhàn)進(jìn)行闡述。簡述半導(dǎo)體材料的應(yīng)用，舉出3種以上的應(yīng)用。半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識主講人：吳家剛EMAIL: msewujg 四川大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.3 半導(dǎo)體材料的特點及分類1.5 二極管1.6 三極管1.7 場效應(yīng)管第一章1.2 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性1.4 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)1.1 半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)1.1 半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識一、晶體的基本知識晶體準(zhǔn)晶體非晶體固體單晶體多晶體準(zhǔn)晶體具有與晶體相似的長程有序的原子排列；但

24、是準(zhǔn)晶體不具備晶體的平移對稱性。晶體的基本特點：具有一定的外形和固定的熔點；組成晶體的原子(或離子)在較大的范圍內(nèi)(至少是微米量級)是按一定的方式有規(guī)則的排列而成長程有序。（如Si，Ge，GaAs）第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識現(xiàn)在不得不說準(zhǔn)晶。準(zhǔn)晶體的發(fā)現(xiàn)，是20世紀(jì)80年代晶體學(xué)研究中的一次突破。這是我們做電鏡的人的功勞。1984年底，D. Shechtman等人宣布，他們在急冷凝固的AlMn合金中發(fā)現(xiàn)了具有五重旋轉(zhuǎn)對稱但并無無平移周期性的合金相，在晶體學(xué)及相關(guān)的學(xué)術(shù)界引起了很大的震動。不久，這種無平移同期性但有位置序的晶體就被稱為準(zhǔn)晶。（2011年若貝爾化學(xué)獎）第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識四、閃鋅

25、礦結(jié)構(gòu)(GaAs)具有類似于金剛石結(jié)構(gòu)的硫化鋅(ZnS)晶體結(jié)構(gòu)，或稱為閃鋅礦結(jié)構(gòu)。GaAs晶體中每個Ga原子和As原子共有一對價電子，形成四個共價鍵，組成共價四面體。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識閃鋅礦結(jié)構(gòu)和金剛石結(jié)構(gòu)的不同之處在于套構(gòu)成晶胞的兩個面心立方分別是由兩種不同原子組成的。GaAs的閃鋅礦結(jié)構(gòu)第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識硫化鋅(ZnS)導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體(Conductor)與絕緣體(Insulator)之間電阻率介于金屬和絕緣體之間并有負(fù)的電阻溫度系數(shù)1.2 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性半導(dǎo)體 (定性)第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識(T)= 。+T溫度系數(shù) T 溫度 電阻率半導(dǎo)體：溫度系數(shù)為負(fù)半導(dǎo)體的電阻率(電

26、導(dǎo)率)基本上隨溫度的升高而降低(增加)金屬：溫度系數(shù)為正金屬的電阻率(電導(dǎo)率)隨溫度的升高而增加 (降低)金屬和半導(dǎo)體的區(qū)別第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 金屬的導(dǎo)電能力：由費米能級附近的電子移動能力決定的。 半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力：由價帶頂附近的空穴和導(dǎo)帶底的電子的共同移動能力決定的。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 金屬導(dǎo)電是只有電子一種載體 半導(dǎo)體導(dǎo)電存在電子與空穴兩種載體。 第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識接近絕對零度(1K)的極低低溫下：金屬電阻率普遍會下降，有許多金屬會成為電阻率無窮小的超導(dǎo)體半導(dǎo)體的電阻率會在極度增大而達(dá)到絕緣體的水平第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識電阻率易變且變化范圍很寬的材料。電阻率的結(jié)構(gòu)和組分

27、敏感性在形成晶體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體中，人為地?fù)饺胩囟ǖ碾s質(zhì)元素，導(dǎo)電性能具有可控性。在光照和熱輻射條件下，其導(dǎo)電性有明顯的變化。1.3半導(dǎo)體材料的特點及分類第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識半導(dǎo)體材料是一類具有半導(dǎo)體性能、可用來制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料。-材料:常見硅、鍺-硅、鍺晶體的每個原子均是靠共價鍵緊密結(jié)合在一起。 半導(dǎo)體材料的定義第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識較完整、 純凈的半導(dǎo)體材料的電阻率隨溫度上升而指數(shù)式下降 (電導(dǎo)率指數(shù)式上升) 。 “外界刺激”(光照、 摻雜等)很容易改變其電阻率。半導(dǎo)體材料中有兩種載流子-電子和空穴。 半導(dǎo)體材料的基本特性第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識有少量固體材料， 如As

28、，Sb，Bi，其電阻率比一般金屬高出1001000倍， 但卻不具備本征半導(dǎo)體材料的某些基本特性 (例如， 其電學(xué)性質(zhì)，對光、 熱輻射的高度敏感性等)，而將它們稱為半金屬。半金屬定義第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識電阻率比一般金屬高出1001000倍， 但卻不具備本征半導(dǎo)體材料的某些基本特性的物質(zhì)稱為半金屬。導(dǎo)帶與價帶之間有一小部分重疊。不需要熱激發(fā)，價帶頂部的電子會流入能量較低的導(dǎo)帶底部。在絕對零度時，導(dǎo)帶中就已有一定的電子濃度，價帶中也有相等的空穴濃度。這是半金屬與半導(dǎo)體的根本區(qū)別。但因重疊較小，它和典型的金屬也有所區(qū)別。 半金屬的特點第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識N 型導(dǎo)電 以電子為主要載流子，它是多數(shù)

29、載流子， 簡稱為多子， 而空穴則是少數(shù)載流子-少子P 型導(dǎo)電 以空穴為多子， 電子則是少子本征導(dǎo)電 電子、 空穴數(shù)量相等，都參與導(dǎo)電三種導(dǎo)電類型第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識結(jié)論：本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能與溫度有關(guān)。半導(dǎo)體材料性能對溫度的敏感性，可制作熱敏和光敏器件，又造成半導(dǎo)體器件溫度穩(wěn)定性差的原因。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識注意： (1) 本征半導(dǎo)體中載流子數(shù)目極少, 其導(dǎo)電性能很差； (2) 溫度愈高， 載流子的數(shù)目愈多, 半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能也就愈好。所以，溫度對半導(dǎo)體器件性能影響很大。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 1. 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中多子的數(shù)量與 有關(guān) a. 摻雜濃度 b.溫度 2. 在雜質(zhì)半導(dǎo)體中少子

30、的數(shù)量與 有關(guān) a. 摻雜濃度 b.溫度 3. 當(dāng)溫度升高時，少子的數(shù)量 a. 減少 b. 不變 c. 增多 4. 在外加電壓的作用下，P 型半導(dǎo)體中的電流主要是 ，N 型半導(dǎo)體中的電流主要是 。 a. 電子電流 b.空穴電流PN結(jié)的形成 多子擴(kuò)散運動形成耗盡層（空間電荷區(qū)）空穴濃度： P區(qū)N區(qū)；自由電子：P區(qū)濃度低擴(kuò)散，擴(kuò)散到對方復(fù)合，交界區(qū)僅剩正負(fù)離子形成耗盡層/阻擋層/空間電荷區(qū)/內(nèi)電場EIN。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識總結(jié)：PN結(jié)：由濃度差引起的多子擴(kuò)散運動，它使阻擋層變寬；由內(nèi)電場作用下產(chǎn)生的少子漂移運動，它使阻擋層變窄。當(dāng)兩者強度相當(dāng)時，達(dá)到動態(tài)平衡。 少子漂移運動: 內(nèi)電場的存在，

31、阻止了多子的擴(kuò)散，P區(qū)的少子電子，N區(qū)少子空穴， 內(nèi)電場作用下向?qū)Ψ揭苿悠啤５谝徽?半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識 PN結(jié)具有單向?qū)щ娦裕寒?dāng)正向偏置時，有較大的正向電流，電阻很小，成導(dǎo)通狀態(tài)；反向偏置時電流很?。◣缀鯙?），電阻很大，成截止?fàn)顟B(tài)?？偨Y(jié)：第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識擊穿特性的特點是，雖然反向電流劇增，但二極管的端電壓卻變化很小，這一特點成為制作穩(wěn)壓二極管的依據(jù)。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識1.3 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)Eg 6 eVEg絕緣體半導(dǎo)體價帶導(dǎo)帶導(dǎo)體第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識直接帶隙和間接帶隙直接帶隙 間接帶隙第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識直接帶隙半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶最小值(導(dǎo)帶底)和滿帶最大值在k空間中同一

32、位置。電子要躍遷到導(dǎo)帶上產(chǎn)生導(dǎo)電的電子和空穴(形成半滿能帶)只需要吸收能量。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識間接帶隙半導(dǎo)體材料:導(dǎo)帶最小值（導(dǎo)帶底）和滿帶最大值在k空間中不同位置。形成半滿能帶不只需要吸收能量，還要改變動量。第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識直接帶隙和間接帶隙半導(dǎo)體的對比分析價帶的極大值和導(dǎo)帶的極小值都位于k空間的原點上價帶的電子躍遷到導(dǎo)帶時，只要求能量的改變，而電子的準(zhǔn)動量不發(fā)生變化，稱為直接躍遷直接躍遷對應(yīng)的半導(dǎo)體材料稱為直接禁帶半導(dǎo)體例子：GaAs，GaN，ZnO價帶的極大值和導(dǎo)帶的極小值不位于k空間的原點上價帶的電子躍遷到導(dǎo)帶時，不僅要求電子的能量要改變，電子的準(zhǔn)動量也要改變，稱為間接躍

33、遷間接躍遷對應(yīng)的半導(dǎo)體材料稱為間接禁帶半導(dǎo)體例子：Si，Ge第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識直接躍遷和間接躍遷考慮到光子的動量較小，可以忽略;因而電子吸收或放出一個光子，發(fā)生躍遷時電子的動量基本不變;單純的光躍遷過程是直接躍遷，效率高;間接躍遷為了能量守恒，必須有聲子參加，因而發(fā)生間接躍遷的概率要小得多第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識GaN是直接帶隙的材料，其光躍遷幾率比間接帶隙的高一個數(shù)量級。因此，寬帶隙的GaN基半導(dǎo)體在短波長發(fā)光二極管、激光器和紫外探測器，以及高溫微電子器件方面顯示出廣闊的應(yīng)用前景；對環(huán)保，其還是很適合于環(huán)保的材料體系。陰極引線陽極引線二氧化硅保護(hù)層P型硅N型硅( c ) 平面型金屬觸絲

34、陽極引線N型鍺片陰極引線外殼( a ) 點接觸型鋁合金小球N型硅陽極引線PN結(jié)金銻合金底座陰極引線( b ) 面接觸型半導(dǎo)體二極管的結(jié)構(gòu)和符號 二極管的結(jié)構(gòu)示意圖陰極陽極( d ) 符號D1.4 半導(dǎo)體二極管 第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識穩(wěn)壓二極管穩(wěn)壓二極管又叫齊納二極管;此二極管是一種直到臨界反向擊穿電壓前都具有很高電阻的半導(dǎo)體器件.在這臨界擊穿點上,反向電阻降低到一個很少的數(shù)值,在這個低阻區(qū)中電流增加而電壓則保持恒定,穩(wěn)壓二極管是根據(jù)第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識發(fā)光二極管第一章 半導(dǎo)體的基礎(chǔ)知識LED定義：LED顯示屏（LED panel）：LED就是light emitting diode ，發(fā)

35、光二極管的英文縮寫，簡稱LED?！半娔苻D(zhuǎn)化成光能”101LED？原理：半導(dǎo)體晶片由三部分組成，一部分是P型半導(dǎo)體，在它里面空穴占主導(dǎo)地位，另一端是N型半導(dǎo)體，在這邊主要是電子，中間通常是1至5個周期的量子阱。當(dāng)電流通過導(dǎo)線作用于這個晶片的時候，電子和空穴就會被推向量子阱，在量子阱內(nèi)電子跟空穴復(fù)合，然后就會以光子的形式發(fā)出能量，這就是LED發(fā)光的原理。而光的波長也就是光的顏色，是由形成P-N結(jié)的材料決定的。 量子阱指由2種不同的半導(dǎo)體材料相間排列形成的、具有明顯量子限制效應(yīng)的電子或空穴的勢阱。第二章 半導(dǎo)體材料概述主講人：吳家剛TEL:MAIL: msewujg 四川

36、大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院化學(xué)組成元素半導(dǎo)體 無機(jī)化合物半導(dǎo)體有機(jī)化合物半導(dǎo)體非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料精細(xì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體磁性及超導(dǎo)半導(dǎo)體元素周期表的A族至A族分布著11種具有半導(dǎo)性的元素，如C、P、Se、B、Si、Ge、Te、Sn、As、Sb、I。一、元素半導(dǎo)體 第二章 半導(dǎo)體材料概述二元系包括：-族:SiC和Ge-Si合金都具有閃鋅礦的結(jié)構(gòu)。-族:由周期表中族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb組成，典型的代表為GaAs。它們都具有閃鋅礦結(jié)構(gòu),它們在應(yīng)用方面僅次于Ge、Si,有很大的發(fā)展前途。 無機(jī)化合物半導(dǎo)體分二元系、三元系、四元系等。 二、無機(jī)化合物半導(dǎo)體第二章 半導(dǎo)體材料概述科學(xué)家

37、研制成功高性能氮化鎵晶體管Faster, smaller and more economical gallium nitride transistorsFor the first time, researchers from CNRS France and ETH Zurich have succeeded in producing high-performance high-electron-mobility transistors (HEMTs) made of gallium nitride (GaN) on a silicon(110) wafer. 據(jù)美國物理學(xué)家組織網(wǎng)9月22日（北

38、京時間）報道，法國和瑞士科學(xué)家首次使用氮化鎵在(100)-硅(晶體取向為100)基座上，成功制造出了性能優(yōu)異的高電子遷徙率晶體管(HEMTs)。此前，氮化鎵只能用于(111)-硅上，而目前廣泛使用的由硅制成的互補性金屬氧化半導(dǎo)體(CMOS)芯片一般在(100)-硅或(110)-硅晶圓上制成。這表明，新晶體管能同由(110)-硅制成的CMOS芯片兼容，科學(xué)家可據(jù)此研制出兼具CMOS芯片的計算能力和氮化鎵晶體管大功率容量的混合電子元件，以獲得更小更快、能耗更低的電子設(shè)備。相關(guān)論文發(fā)表于應(yīng)用物理學(xué)快報（Applied Physics Express）。晶體管主要由硅制成，用在高電壓電路中，其作用是計

39、算以及增強電子射頻信號。瑞士蘇黎世聯(lián)邦高等工學(xué)院（ETH）的科倫坡博羅內(nèi)斯說：“硅是上帝賜予工程師們的禮物。硅不僅是做基座，也是做半導(dǎo)體和芯片的基本材料?！钡壘w管的優(yōu)勢：然而，硅也有缺陷。當(dāng)溫度超過200攝氏度后，硅基設(shè)備開始出故障。氮化鎵晶體管能應(yīng)對1000攝氏度以上的高溫；其能應(yīng)對的電場強度也是硅的50多倍，這使科學(xué)家們可用氮化鎵制造出更快的電子線路。博羅內(nèi)斯說：“這一點對于通訊來說尤為重要，因為工程師們能借此更快更有效地處理信息?！钡壍娜秉c：但科學(xué)家們一直認(rèn)為氮化鎵技術(shù)太過昂貴，不能取代硅技術(shù)。不過，最近工程師們開始利用氮化鎵在構(gòu)建動力電子設(shè)備方面的優(yōu)勢，希冀研發(fā)出更快、更耐熱

40、、能效更高的晶體管。解決的技術(shù)難題：因為氮化鎵和硅這兩種材料的屬性不同，很難將兩者結(jié)合在一個晶圓上，并且在加熱過程中可能也會產(chǎn)生裂痕。不過，在最新研究中，博羅內(nèi)斯和法國國家科學(xué)研究中心的科學(xué)家成功地將氮化鎵種植在（100）-硅晶圓上，制造出了新的氮化鎵晶體管，也解決了高溫可能產(chǎn)生裂痕的問題。降低成本的可能性一：便宜的襯底(100)-硅基座的成本為每平方厘米50美分，比常用的藍(lán)寶石或碳化硅基座更便宜（碳化硅基座的成本為每平方厘米5美元至20美元），大大降低了氮化鎵技術(shù)的成本?？茖W(xué)家們也可以使用硅制造出直徑為30厘米的大晶圓，用藍(lán)寶石或碳化硅則無法做到這些。降低成本的可能性二：耗能低、節(jié)能另外，氮

41、化鎵具有良好的耐熱性能，因此由其制成的動力電子設(shè)備幾乎不需要冷卻。博羅內(nèi)斯表示，如果移動通訊基站配備氮化鎵晶體管，運營商將不再需要高能耗的冷卻系統(tǒng)。照明能耗約占全球能耗的20%，用氮化鎵制成的一個5瓦的燈泡與傳統(tǒng)60瓦的白熾燈一樣明亮，因此，氮化鎵有助于為照明領(lǐng)域節(jié)省大量能源。化學(xué)組成元素半導(dǎo)體 無機(jī)化合物半導(dǎo)體有機(jī)化合物半導(dǎo)體非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料精細(xì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體磁性及超導(dǎo)半導(dǎo)體三、有機(jī)化合物半導(dǎo)體 第二章 半導(dǎo)體材料概述有機(jī)太陽能電池:由有機(jī)材料構(gòu)成核心部分的太陽能電池。如今量產(chǎn)的太陽能電池里：95以上是硅基的；不到5也是由其它無機(jī)材料制成的。導(dǎo)電能力介于金屬和絕緣體之間有機(jī)物。 有機(jī)

42、半導(dǎo)體可分為：有機(jī)物、聚合物、給體-受體絡(luò)合物第二章 半導(dǎo)體材料概述有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)目前有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)的綜合性能已經(jīng)達(dá)到商用非晶硅水平，其鮮明的低生產(chǎn)成本和高功能優(yōu)點已顯示出巨大的市場潛力和產(chǎn)業(yè)化價值。有機(jī)薄膜晶體管將很快成為新一代平板顯示的核心技術(shù)。有機(jī)薄膜晶體管(OTFT，organic thin film transistor)的基本結(jié)構(gòu)和功能與傳統(tǒng)的薄膜晶體管(TFT)基本相同，不同的是它采用了有機(jī)半導(dǎo)體作為工作物質(zhì)。OTFT優(yōu)點：與現(xiàn)有的非晶硅或多晶硅TFT相比，OTFT具有以下特點：加工溫度低，一般在180以下，不僅能耗顯著降低，而且適用于柔性基板；（制作溫度

43、低）工藝過程大大簡化，成本大幅度降低，氣相沉積和印刷打印兩種方法都適合大面積加工；（成本低）材料來源廣泛，發(fā)展?jié)摿Υ?，同時環(huán)境友好。急需解決的關(guān)鍵問題包括：研制高載流子遷移率的有機(jī)半導(dǎo)體材料；改善有機(jī)半導(dǎo)體薄膜特性來提高載流子遷移率；提高有機(jī)薄膜晶體管的穩(wěn)定性、頻率特性、開關(guān)特性p型和n型有機(jī)半導(dǎo)體材料對于OTFT的發(fā)展同等重要，因為由p型和n型OTFT共同構(gòu)筑的有機(jī)互補電路具有功耗低、操作速度快、噪音容限大等優(yōu)點，可廣泛用于各種有機(jī)數(shù)字電路，是實現(xiàn)有機(jī)電子器件應(yīng)用的基礎(chǔ)。第二章 半導(dǎo)體材料概述目前n型有機(jī)半導(dǎo)體材料的發(fā)展遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于p型有機(jī)半導(dǎo)體材料。n型有機(jī)半導(dǎo)體材料的優(yōu)點：高電子遷移率；空

44、氣穩(wěn)定；可溶液加工性質(zhì)；該類型材料的短缺大大限制了OTFT相關(guān)的柔性電子器件及有機(jī)電路的發(fā)展。第二章 半導(dǎo)體材料概述不同于以往在缺電子的芳核上直接引入拉電子基團(tuán)（如氰基、氟原子）來設(shè)計n-型有機(jī)半導(dǎo)體材料的方法。第二章 半導(dǎo)體材料概述有機(jī)半導(dǎo)體材料是制造有機(jī)太陽能電池的基礎(chǔ)。有機(jī)半導(dǎo)體分子結(jié)構(gòu)的主要特征具有一個較長的離域共軛結(jié)構(gòu)，它們可以是小分子，也可以是高分子。第二章 半導(dǎo)體材料概述共軛效應(yīng) (conjugated effect) ，又稱離域效應(yīng)，是指由于共軛鍵的形成而引起分子性質(zhì)的改變的效應(yīng)。電致發(fā)光(Electroluminescent)，又可稱電場發(fā)光，簡稱EL，是通過加在兩電極的電壓

45、產(chǎn)生電場，被電場激發(fā)的電子碰擊發(fā)光中心，而引致電子解級的躍進(jìn)、變化、復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的一種物理現(xiàn)象。如前所述，當(dāng)有機(jī)半導(dǎo)體材料吸收光子，其pi軌道上的電子就會躍遷到pi*反鍵軌道上。仍然與無機(jī)半導(dǎo)體不同的是，被激發(fā)后的電子仍舊與所在分子緊密結(jié)合，并不能像無機(jī)半導(dǎo)體內(nèi)的激發(fā)電子一樣自由運動。此時被激發(fā)的分子中含有一個能量較高的電子，這就可以理解為一對正負(fù)電荷以庫侖力結(jié)合在一起。這樣的分子稱為“激子（Exciton）”。第二章 半導(dǎo)體材料概述激子的存在亦是有機(jī)半導(dǎo)體的重要特征，也是有機(jī)太陽有電池與無機(jī)太陽能電池的最顯著區(qū)別，因此也有人將有機(jī)太陽能電池稱為“激子型太陽能電池（Excitonic sola

46、r cells）”。 第二章 半導(dǎo)體材料概述有機(jī)太陽能電池技術(shù)簡介 （2）有機(jī)太陽能電池的結(jié)構(gòu)鄧青云和他的有機(jī)太陽能電池第二章 半導(dǎo)體材料概述化學(xué)組成元素半導(dǎo)體 無機(jī)化合物半導(dǎo)體有機(jī)化合物半導(dǎo)體非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體半導(dǎo)體材料精細(xì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體磁性及超導(dǎo)半導(dǎo)體非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體 相對于晶態(tài)半導(dǎo)體的最大區(qū)別是不具有嚴(yán)格周期性排列的晶體結(jié)構(gòu)。四、非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體 第二章 半導(dǎo)體材料概述光致衰退效應(yīng)，light-induced degradation也稱S-W效應(yīng)。a-Si:H薄膜經(jīng)較長時間的強光照射或電流通過,在其內(nèi)部將產(chǎn)生缺陷而使薄膜的使用性能下降,稱為Steabler-Wronski效應(yīng)。光致衰減區(qū)域?qū)-W效應(yīng)的起因，至今仍有不少爭議,造成衰退的微觀機(jī)制也尚無定論，成為迄今國內(nèi)外非晶硅材料研究的熱門課題?？偟目捶ㄕJ(rèn)為，S-W效應(yīng)起因于光照導(dǎo)致在帶隙中產(chǎn)生了新的懸掛鍵缺陷態(tài)(深能級)，這種缺陷態(tài)會影響a-Si: