元素半导体材料

13.1.2晶体结构和能带金刚石型a=0.5430710nm大间距晶面的面间距为0.3135nm，小间距晶面的面间距为0.0784nm。第1页/共31页第一页，共32页。23.1.3电学性质(1)带隙和本征载流子浓度第2页/共31页第二页，共32页。3导带态密度常数Nc价带态密度常数Nv第3页/共31页第三页，共32页。4Si的本征载流子浓度：第4页/共31页第四页，共32页。5(2)电阻率

Si的本征电阻率室温时，Si的n=1500cm2/(V·s)，p=450cm2/(V·s)，

ni=1.07×1010cm-3Si的本征电阻率为2.99×105Ω·cm第5页/共31页第五页，共32页。6掺B浓度为NB时，p型单晶Si电阻率ρ为：第6页/共31页第六页，共32页。7掺P浓度为NP时，n型单晶Si电阻率ρ为：第7页/共31页第七页，共32页。83.1.4光学性质第8页/共31页第八页，共32页。9第9页/共31页第九页，共32页。103.1.5Si中的杂质n型掺杂剂——P、As、Sbp型掺杂剂——B轻元素杂质——O、C、N、H金属杂质——Fe、Cu、Ni等第10页/共31页第十页，共32页。11第11页/共31页第十一页，共32页。12第12页/共31页第十二页，共32页。13第13页/共31页第十三页，共32页。143.1.6Si中的缺陷

(1).原生缺陷——本征缺陷空位和自间隙；

(2).二次缺陷——工艺诱生缺陷

(3).外延材料中的缺陷位错、外延堆垛层错、微缺陷（雾状）、棱锥半导体单晶中的缺陷位错：一方面，吸引其周围点缺陷，增加少子寿命一方面，晶格畸变增大，使载流子复合，少子寿命减小刃位错：悬挂键，受主能级第14页/共31页第十四页，共32页。153.1.7Si的力学和热学性质容易解理；在100-1000K温度范围，Si的热导率k为：第15页/共31页第十五页，共32页。16第16页/共31页第十六页，共32页。17第17页/共31页第十七页，共32页。183.2锗1886年，德国科学家温克莱尔（WinklerCA）首先从银硫锗矿（Ag8GeS6）中分离出Ge；Ge在地壳中的丰度仅为1.3～4×10-6。2.2.1化学性质

Ge有5个稳定的同位素：

Ge70(20.4%)、Ge72(27.4%)、Ge73(7.8%)、

Ge74(36.6%)、Ge76(7.8%)。室温时，Ge在空气、水和氧气中稳定，不与盐酸、稀硫酸、浓氢氟酸和浓NaOH溶液发生反应。

Ge可溶解在3%H2O2溶液中并形成GeO2沉淀；

Ge不与C起反应。第18页/共31页第十八页，共32页。193.2.2物理性质金刚石结构晶格常数——0.565790nm密度——5.3234g/cm3（比色法）

5.324264g/cm3（X射线法）石墨金刚石第19页/共31页第十九页，共32页。20第20页/共31页第二十页，共32页。21第21页/共31页第二十一页，共32页。22第22页/共31页第二十二页，共32页。233.3金刚石

纯净的金刚石化学性质稳定，耐酸、耐腐蚀，高温下也不与浓氢氟酸、硝酸和HClO3发生反应；只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的溶体中或与K2Cr2O7和浓硫酸混合液一起煮沸时才可被腐蚀。第23页/共31页第二十三页，共32页。24第24页/共31页第二十四页，共32页。253.4硒和碲3.4.1硒硒在地壳中的丰度为5×10-6%（质量比）；它有六个稳定的同位素：

Se74(0.89%)、Se76(9.36%)、Se77(7.63%)、Se78(23.77%)、Se80(49.61%)、Se82(8.74%)第25页/共31页第二十五页，共32页。263.4.2碲Te在地壳中的丰度为0.01×10-6。第26页/共31页第二十六页，共32页。27第27页/共31页第二十七页，共32页。283.5磷、硼和灰锡3.5.1磷黑磷和红磷具有半导体性质，室温下带隙分别为0.34eV和1.5eV。第28页/共31页第二十八页，共32页。293.5.2硼B有两种稳定的同位素：10B(19.9%)、11B(19.9%)第29页/共31页第二十九页，共32页。303.5.3灰锡灰锡有三种同素异构体：α-Sn——灰锡（面心立方结构）Eg=0.075～0.094eV

β-Sn

——白锡（体心立方结构）

γ–Sn——脆锡（斜方晶系）α-Sn可望在远红外辐射探测器方面得到应用。第30页/共31页第三十页，共32页。31感谢您的观看！第31页/共31页第三十一页，共32页。内容总结1。金刚石型a=0.5430710nm。掺P浓度为NP时，n型单晶Si电阻率ρ为：。3.1.5Si中的杂质。p型掺杂剂——B。(2).二次缺陷——工艺诱生缺陷。