半导体材料 复习.doc

第一章 绪论1半导体材料的五大特性：整流效应、光电导效应、负电阻温度效应、光生伏特效应和霍尔效应所谓光电导效应，是指由辐射引起被照射材料电导率改变的一种物理现象。电导与所加电场的方向有关，在它两端加一个正向电压，它是导通的；如果把电压极性反过来，它就不导通，这就是半导体的整流效应。 2能带结构3外延生长：在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延生长。如果衬底材料和外延层是同一种材料，称为同质外延；如果衬底材料和外延层不是同一种材料，称为异质外延4摩尔定律：1965年英特尔公司主要创始人摩尔提出了“随着芯片上电路的复杂度提高，元件数目必将增加，每个元件的成本将每年下降一半”。1965，Gordon Moore 预测半导体芯片上的晶体管数目每两年翻两番，存储器容量每三年，翻两番。5（简答）半导体概念及分类物质根据其导电能力分为导体，绝缘体和半导体，半导体是导电性介于导体和绝缘体之间的材料，半导体也是因为这个得名。半导体具有五大特性：整流效应、光电导效应、负电阻温度效应、光生伏特效应和霍尔效应。半导体具有和导体及绝缘体不同的能带结构。（1）禁带宽度的不同，又可分为：窄带隙半导体材料，Si，Ge；宽带隙半导体材料，GaN，ZnO，SiC，AlN；（2）化学组分和结构的不同，又可分为：元素半导体、化合物半导体、固溶体半导体、非晶半导体、微结构半导体、有机半导体和稀磁半导体等（3）使用功能的不同，可分为：电子材料、光电材料、传感材料、热电致冷材料等 第二章 半导体材料的基本性质 1（简答）P型、n型半导体概念及pn节相关知识为了控制半导体的性质而人为的掺入杂质，这些半导体称为杂质半导体，可以分为：N型半导体和P型半导体。以在硅或锗的晶体中掺入少量的 5 价杂质元素，即构成 N 型半导体(或称电子型半导体)。V族杂质在硅中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心，称为施主杂质。在硅或锗的晶体中掺入少量的 3 价杂质元素，即构成 P 型半导体(或称空穴型半导体)。III族杂质在硅中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心，称为受主杂质。2 自补偿效应：有些半导体中，既有n型杂质又有p型杂质。N型杂质和P型杂质先相互补偿，称为自补偿效应。第三章 元素半导体材料 轻掺杂 掺杂浓度为1017 cm-3，杂质离子100%电离中度掺杂 掺杂浓度为10171019 cm-3，载流子浓度低于掺杂浓度重掺杂 掺杂浓度大于1019 cm-3第四章 化合物半导体材料 高亮度白光LED的实现：通过红、绿、蓝三种LED组合成为白光；基于紫外光LED，通过三基色粉，组合成为白光；基于蓝光LED，通过黄色荧光粉激发出黄光，组合成为白光。第五章 固溶体半导体材料 凡在固体条件下，一种组分（溶剂）内“溶解”了其它组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体称为固溶体。固溶体半导体材料是某些元素半导体或者化合物半导体相互溶解而形成的一种具有半导体性质的固态溶液材料，又称为混晶半导体或者合金半导体。固溶体基本性质：半导体的重要参数，如晶格常数和带隙等随组分变化而发生连续变化。因而可以通过对其组分的控制来调节材料的基本性质。采用固溶体原理来制备或开发各种新的材料，满足科技的发展对材料性能提出的特殊性要求 第六章 非晶、有机和微结构半导体材料非晶能带模型：短程有序基本能带长程无序定域态带尾悬挂键带隙中间形成隙态第八章 半导体电子材料 （简答）材料优值的概念，为什么选用Si？材料的某些基本性质决定材料优值，并用此材料优值来定量比较，常用的几种材料优值有：约翰逊优值、凯斯优值、巴利加优值、高频器件用材料优值、热性能优值Si材料的优点：资源丰富、易于提高到极纯的纯度；较易生长出大直径无位错单晶；易于对进行可控n型和p型掺杂；易于通过沉积工艺制备出单晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜材料；易于进行腐蚀加工；带隙大小适中；硅有相当好的力学性能；硅本身是一种稳定的绿色材料；可利用多种金属和掺杂条件在硅上制备低阻欧姆接触；容易截断或者解理硅晶体；硅表面上很容易制备高质量的介电层SiO2；多晶Si的优点：多晶硅具有接近单晶硅材料的载流子迁移率和象非晶硅那样进行大面积低成本制备的优点；重掺杂的多晶硅薄膜作为电容器的极板、浮栅、电极等；轻掺杂的多晶硅薄膜常用于MOS存储器的负载电阻和其他电阻器；多晶硅薄膜由于具有比非晶硅TFT更高的载流子迁移率、更快的开关速度、更高的电流驱动能力、可与CMOS工艺兼容等特点；非晶Si的优点：非晶硅薄膜是器件和电路加工所用表面钝化膜材料之一；对活性半导体表面进行钝化对提供器件性能、增强器件和电路的稳定性、可靠性；提高其封装成品率等有重要作用。第九章 半导体光电子材料 产生激光的条件：1. 形成粒子数反转，使