半導體物理與器件Neamen課件

課程主要內(nèi)容固體晶格結(jié)構(gòu)：第一章量子力學：第二章~第三章半導體物理：第四章~第六章半導體器件：第七章~第十三章1緒論什么是半導體按固體的導電能力區(qū)分，可以區(qū)分為導體、半導體和絕緣體表1.1導體、半導體和絕緣體的電阻率范圍材料導體半導體絕緣體電阻率ρ(Ωcm)＜10-310-3～109＞1092緒論

半導體具有一些重要特性，主要包括：溫度升高使半導體導電能力增強，電阻率下降如室溫附近的純硅(Si)，溫度每增加8℃，電阻率相應(yīng)地降低50%左右微量雜質(zhì)含量可以顯著改變半導體的導電能力以純硅中每100萬個硅原子摻進一個Ⅴ族雜質(zhì)（比如磷）為例，這時硅的純度仍高達99.9999%，但電阻率在室溫下卻由大約214,000Ωcm降至0.2Ωcm以下適當波長的光照可以改變半導體的導電能力如在絕緣襯底上制備的硫化鎘(CdS)薄膜，無光照時的電阻為幾十MΩ，當受光照后電阻值可以下降為幾十KΩ此外，半導體的導電能力還隨電場、磁場等的作用而改變31.2固體類型半導體的晶體結(jié)構(gòu)一、晶體的基本知識長期以來將固體分為：晶體和非晶體。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）51.2固體類型半導體的晶體結(jié)構(gòu)晶體又可分為：單晶和多晶。單晶：指整個晶體主要由原子(或離子)的一種規(guī)則排列方式所貫穿。常用的半導體材料鍺(Ge)、硅(Si)、砷化鎵(GaAs)都是單晶。多晶：是由大量的微小單晶體（晶粒）隨機堆積成的整塊材料，如各種金屬材料和電子陶瓷材料。（晶界分離）61.2固體類型半導體的晶體結(jié)構(gòu)

非晶（體）的基本特點：無規(guī)則的外形和固定的熔點，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也不存在長程有序，但在若干原子間距內(nèi)的較小范圍內(nèi)存在結(jié)構(gòu)上的有序排列——短程有序（如非晶硅：a-Si）

71.3空間晶格晶體是由原子周期性重復排列構(gòu)成的，整個晶體就像網(wǎng)格，稱為晶格，組成晶體的原子(或離子)的重心位置稱為格點，格點的總體稱為點陣。91.3空間晶格1.3.1晶胞和原胞1、晶胞＿可以復制成整個晶體的一小部分（基本單元，可以不同）101.3空間晶格晶胞和原胞2、原胞＿可以形成晶體的最小的晶胞廣義三維晶胞的表示方法：晶胞和晶格的關(guān)系111.3空間晶格1.3.3晶面與密勒指數(shù)1、晶面表示方法：(1)平面截距：3，2，1(2)平面截距的倒數(shù)：1/3，1/2，1(3)倒數(shù)乘以最小公分母：2，3，6平面用(236)標記，這些整數(shù)稱為密勒指數(shù)。晶面可用密勒指數(shù)（截距的倒數(shù)）來表示：(hkl)131.3空間晶格晶面與密勒指數(shù)簡立方晶體的三種晶面(100)

(110)

(111)

141.3空間晶格晶面與密勒指數(shù)體心立方結(jié)構(gòu)(110)晶面及所截的原子原子面密度151.3空間晶格1.3.4金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)171.3空間晶格金剛石結(jié)構(gòu)四面體結(jié)構(gòu)181.3空間晶格金剛石結(jié)構(gòu)金剛石晶格191.3空間晶格金剛石結(jié)構(gòu)211.4原子價鍵離子鍵（NaCl庫侖力）共價鍵(H2共用電子對)金屬鍵(Na電子海洋)范德華鍵（弱HF電偶極子存在分子或分子內(nèi)非健結(jié)合的力）221.4原子價鍵硅原子和硅晶體231.5固體中的缺陷和雜