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半导体器件-前言,张贺秋 84707865 物理与光电工程学院426,电子科学与技术（培养方案）,是信息科学技术的先导和基础，是一门涉及物理与材料、光电子学、微电子学和电子元器件的综合学科，主要研究半导体物理、半导体器件物理与固体物理，半导体材料与固体电子元器件，集成电路设计与制造技术等。它涉及到微电子学与固体电子学的理论，信息的获取、存储、传输、处理与控制，能量的转换与控制，并且和电路与系统、材料科学与工程及计算机科学与技术等多个学科有着密切的联系。是我国微电子和光电子产业的重要支柱和国家优先发展并重点支持的学科之一。,核心和基础： 微电子,信息获取,信息处理,信息传输、交换,信息存储,信息的随动执行和应用,关键技术：微（纳）电子与光电子、软件、计算机和通信,基础： 软件、 微（纳）电子与光电子,信息技术的领域,信息显示,0809 电子科学与技术080901 物理电子学 080902 电路与系统 080903 微电子学与固体电子学 080904 电磁场与微波技术,电 子 学,微电子学,什么是微电子学？,100m 头发丝粗细 7850m2,50m 1962m2,1000倍 1m 1m (晶体管的大小),90年代生产的集成电路中晶体管大小与人类头发丝粗细、细胞大小的比较,微电子：Microelectronics 微电子技术微型电子技术 核心集成电路,微电子学是研究在固体材料上构成微小型化电子线路、子系统及系统的电子学分支学科。是电子学最重要的组成部分，是计算机科学、信息科学、固态电子学、医用电子学等的发展基础。固体物理学大词典,电子科学与技术基本内容,1、电子元器件,分立元器件,集成电路器件,2、电子材料,半导体材料,金属,绝缘材料,电路保护材料,作业1：由能带理论说明晶体可以区分为导体、半导体和绝缘体。,电子科学与技术基本内容,3、分析与设计 基本理论,电子材料的基本物理和化学性质,元器件的基本工作原理,4、工程应用技术和方法,应用研究领域,普通物理学,数学分析,随机过程,量子力学,半导体物理,固体物理,数理方法,场论,张量,半导体材料,半导体元件,无源元件,光电子材料,电路分析理论,信号与系统理论,电磁兼容,设计技术,制造技术,应用电子技术,专业实验课,电子科学与技术学科体系,干什么（培养方案）,在光电子与微电子领域及相关的领域从事科学研究、技术开发与应用及管理工作。,本专业能够从事现代集成电路、光电子信息产品及电子系统的开发设计、生产制造、安装调试、维护及相关的管理工作。 就业方向：学生毕业后适合在信息技术产业、科研部门、高等院校及其相关领域从事光电子技术、信息与计算机控制技术、光电检测与光纤通信、电子系统设计等领域从事开发设计、生产制造、安装调试、维护以及技术管理等方面的工作。,半导体特性,掺杂特性,半导体,电源,+ -,作业2：本征半导体材料中掺入杂质引起半导体的导电能力增加，是否掺入的杂质越多导电能力越好？为什么？,半导体,电源,+ -,光敏特性：,半导体,电源,+ -,热敏特性：,1874年F.Buran半导体器件的第1项研究 金属半导体接触,第一个三极晶体管,1947.12.23 Willianm Schockley 领导的研究小组研制出了第一个三极晶体管。,半导体器件发展历程及其展望，固体电子学研究与进展，2006年，26卷，4期，510页,平面加工工艺（光刻）的发明,使集成电路技术和产业迅速发展的关键。 1957年，美国DOF实验室首先将光刻技术引入到半导体技术中。Fairchild公司的Noyce将光刻技术和SiO2巧妙结合起来，实现了精细晶体管和集成电路图形结构。由此导致了平面工艺的诞生。 平面工艺的诞生是实现大规模、低成本制造集成电路的基础。,1960年, 由于表面态问题得到了有限控制, 贝尔实验室的Kahng 和Atalla 成功地研制出第一只实用型金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。这种晶体管后来主导了集成电路和微芯片的命运。自MOSFET研制成功后, 它得到了迅猛发展并且成为微处理器(Microp rocessor)与存储器(Memory)等先进集成电路中最重要的器件, 与其相关的集成电路产品占有半导体市场90% 的份额。,第一个半导体激光器二极管： 在1962年7月召开的固体器件研究国际会议上，美国麻省理工学院林肯实验室的两名学者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）报告了砷化镓材料的光发射现象，这引起通用电气研究实验室工程师哈尔（Hall）的极大兴趣，在会后回家的火车上他写下了有关数据。回到家后，哈尔立即制定了研制半导体激光器的计划，并与其他研究人员一道，经数周奋斗，他们的计划获得成功。 像晶体二极管一样，半导体激光器也以材料的p-n结特性为基础，且外观亦与前者类似，因此，半