《半導(dǎo)體材料復(fù)習(xí)》word版.doc

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第一章 緒論 1．半導(dǎo)體材料的五大特性：整流效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、負電阻溫度效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和霍爾效應(yīng) 所謂光電導(dǎo)效應(yīng)，是指由輻射引起被照射材料電導(dǎo)率改變的一種物理現(xiàn)象。 電導(dǎo)與所加電場的方向有關(guān)，在它兩端加一個正向電壓，它是導(dǎo)通的；如果把電壓極性反過來，它就不導(dǎo)通，這就是半導(dǎo)體的整流效應(yīng)。 2．能帶結(jié)構(gòu) 3．外延生長：在單晶襯底上生長單晶薄膜稱為外延生長。如果襯底材料和外延層是同一種材料，稱為同質(zhì)外延；如果襯底材料和外延層不是同一種材料，稱為異質(zhì)外延 4．摩爾定律：1965年英特爾公司主要創(chuàng)始人摩爾提出了“隨著芯片上電路的復(fù)雜度提高，元件數(shù)目必將增加，每個元件的成本將每年下降一半”。1965，Gordon Moore 預(yù)測半導(dǎo)體芯片上的晶體管數(shù)目每兩年翻兩番，存儲器容量每三年，翻兩番。 5．（簡答）半導(dǎo)體概念及分類 物質(zhì)根據(jù)其導(dǎo)電能力分為導(dǎo)體，絕緣體和半導(dǎo)體，半導(dǎo)體是導(dǎo)電性介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，半導(dǎo)體也是因為這個得名。半導(dǎo)體具有五大特性：整流效應(yīng)、光電導(dǎo)效應(yīng)、負電阻溫度效應(yīng)、光生伏特效應(yīng)和霍爾效應(yīng)。半導(dǎo)體具有和導(dǎo)體及絕緣體不同的能帶結(jié)構(gòu)。 （1）禁帶寬度的不同，又可分為：窄帶隙半導(dǎo)體材料，Si，Ge；寬帶隙半導(dǎo)體材料，GaN，ZnO，SiC，AlN； （2）化學(xué)組分和結(jié)構(gòu)的不同，又可分為：元素半導(dǎo)體、化合物半導(dǎo)體、固溶體半導(dǎo)體、非晶半導(dǎo)體、微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體、有機半導(dǎo)體和稀磁半導(dǎo)體等 （3）使用功能的不同，可分為：電子材料、光電材料、傳感材料、熱電致冷材料等 第二章 半導(dǎo)體材料的基本性質(zhì) 1．（簡答）P型、n型半導(dǎo)體概念及pn節(jié)相關(guān)知識 為了控制半導(dǎo)體的性質(zhì)而人為的摻入雜質(zhì)，這些半導(dǎo)體稱為雜質(zhì)半導(dǎo)體，可以分為：N型半導(dǎo)體和P型半導(dǎo)體。以 在硅或鍺的晶體中摻入少量的 5 價雜質(zhì)元素，即構(gòu)成 N 型半導(dǎo)體(或稱電子型半導(dǎo)體)。V族雜質(zhì)在硅中電離時，能夠釋放電子而產(chǎn)生導(dǎo)電電子并形成正電中心，稱為施主雜質(zhì)。 在硅或鍺的晶體中摻入少量的 3 價雜質(zhì)元素，即構(gòu)成 P 型半導(dǎo)體(或稱空穴型半導(dǎo)體)。III族雜質(zhì)在硅中電離時，能夠釋放空穴而產(chǎn)生導(dǎo)電空穴并形成負電中心，稱為受主雜質(zhì)。 2． 自補償效應(yīng)：有些半導(dǎo)體中，既有n型雜質(zhì)又有p型雜質(zhì)。N型雜質(zhì)和P型雜質(zhì)先相互補償，稱為自補償效應(yīng)。 第三章 元素半導(dǎo)體材料 輕摻雜 摻雜濃度為1017 cm-3，雜質(zhì)離子100%電離 中度摻雜 摻雜濃度為1017～1019 cm-3，載流子濃度低于摻雜濃度 重摻雜 摻雜濃度大于1019 cm-3 第四章 化合物半導(dǎo)體材料 高亮度白光LED的實現(xiàn)： 通過紅、綠、藍三種LED組合成為白光； 基于紫外光LED，通過三基色粉，組合成為白光； 基于藍光LED，通過黃色熒光粉激發(fā)出黃光，組合成為白光。 第五章 固溶體半導(dǎo)體材料 凡在固體條件下，一種組分（溶劑）內(nèi)“溶解”了其它組分（溶質(zhì)）而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體稱為固溶體。固溶體半導(dǎo)體材料是某些元素半導(dǎo)體或者化合物半導(dǎo)體相互溶解而形成的一種具有半導(dǎo)體性質(zhì)的固態(tài)溶液材料，又稱為混晶半導(dǎo)體或者合金半導(dǎo)體。 固溶體基本性質(zhì)：半導(dǎo)體的重要參數(shù)，如晶格常數(shù)和帶隙等隨組分變化而發(fā)生連續(xù)變化。因而可以通過對其組分的控制來調(diào)節(jié)材料的基本性質(zhì)。采用固溶體原理來制備或開發(fā)各種新的材料，滿足科技的發(fā)展對材料性能提出的特殊性要求 第六章 非晶、有機和微結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體材料 非晶能帶模型： 短程有序－－基本能帶 長程無序－－定域態(tài)帶尾 懸掛鍵－－帶隙中間形成隙態(tài) 第八章 半導(dǎo)體電子材料 （簡答）材料優(yōu)值的概念，為什么選用Si？ 材料的某些基本性質(zhì)決定材料優(yōu)值，并用此材料優(yōu)值來定量比較，常用的幾種材料優(yōu)值有：約翰遜優(yōu)值、凱斯優(yōu)值、巴利加優(yōu)值、高頻器件用材料優(yōu)值、熱性能優(yōu)值 Si材料的優(yōu)點：資源豐富、易于提高到極純的純度；較易生長出大直徑無位錯單晶；易于對進行可控n型和p型摻雜；易于通過沉積工藝制備出單晶硅、多晶硅和非晶硅薄膜材料；易于進行腐蝕加工；帶隙大小適中；硅有相當(dāng)好的力學(xué)性能；硅本身是一種穩(wěn)定的綠色材料；可利用多種金屬和摻雜條件在硅上制備低阻歐姆接觸；容易截斷或者解理硅晶體；硅表面上很容易制備高質(zhì)量的介電層－－SiO2； 多晶Si的優(yōu)點：多晶硅具有接近單晶硅材料的載流子遷移率和象非晶硅那樣進行大面積低成本制備的優(yōu)點；重摻雜的多晶硅薄膜作為電容器的極板、浮柵、電極等；輕摻雜的多晶硅薄膜常用于MOS存儲器的負載電阻和其他電阻器；多晶硅薄膜由于具有比非晶硅TFT更高的載流子遷移率、更快的開關(guān)速度、更高的電流驅(qū)動能力、可與CMOS工藝兼容等特點； 非晶Si的優(yōu)點：非晶硅薄膜是器件和電路加工所用表面鈍化膜材料之一；對活性半導(dǎo)體表面進行鈍化對提供器件性能、增強器件和電路的穩(wěn)定性、可靠性；提高其封裝成品率等有重要作用。 第九章 半導(dǎo)體光電子材料 產(chǎn)生激光的條件： 1. 形成粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，使受激輻射占優(yōu)勢 2. 具有共振腔以實現(xiàn)光量子放大 3. 外界輸入能量至少要達到閾值，使激光管的增益至少等于損耗 第十章 其他半導(dǎo)體材料 熱電優(yōu)值的概念以及如何提高熱電優(yōu)值 第十一章 半導(dǎo)體材料的制備 區(qū)域熔煉的原理