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1、半導(dǎo)體材料,,2,期末復(fù)習(xí),,3,考試題型,填空20分，每空1分 判斷題20分，每題2分 名詞解釋20分，每題4分 問答題40分，6個題目 閉卷 AB卷,4,考試內(nèi)容,前8章 課上補充內(nèi)容 作業(yè) 期末復(fù)習(xí)題 復(fù)習(xí)資料,5,半導(dǎo)體材料概述,從電學(xué)性質(zhì)上講（主要指電阻率） 絕緣體10121022 .cm 半導(dǎo)體10-61012 .cm 良導(dǎo)體10-6.cm 正溫度系數(shù)（對電導(dǎo)率而言） 負(fù)溫度系數(shù)（對電阻率而言） 導(dǎo)體？？？？,6,半導(dǎo)體材料的分類（按化學(xué)組成分類）,無機物半導(dǎo)體 元素半導(dǎo)體：（Ge, Si） 化合物半導(dǎo)體 三、五族GaAs 二、六族 有機物半導(dǎo)體,7,能帶理論（區(qū)別三者導(dǎo)電性）,金
2、屬中，由于組成金屬的原子中的價電子占據(jù)的能帶是部分占滿的，所以金屬是良好的導(dǎo)體。 半導(dǎo)體由于禁帶寬度比較小，在溫度升高或有光照時，價帶頂部的電子會得到能量激發(fā)到導(dǎo)帶中去，這樣在導(dǎo)帶中就有自由電子，在價帶中就相應(yīng)的缺少電子，等效為帶有正電子的空穴，電子和空穴同時參與導(dǎo)電，使得半導(dǎo)體具有一定的導(dǎo)電性能。 一般對于絕緣體，禁帶寬度較大，在溫度升高或有光照時，能夠得到能量而躍遷到導(dǎo)帶的電子很少，因此絕緣體的導(dǎo)電性能很差。,8,半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)類型,金剛石結(jié)構(gòu)（Si/Ge):同種元素的兩套面心立方格子沿對角線平移1/4套構(gòu)而成 閃鋅礦（三、五族化合物如GaAs)：兩種元素的兩套面心立方格子沿對角線平移1/4套
3、構(gòu)而成 纖鋅礦,9,對禁帶寬度的影響,對于元素半導(dǎo)體： 同一周期，左-右，禁帶寬度增大 同一族，原子序數(shù)的增大，禁帶寬度減小,10,一.鍺、硅的化學(xué)制備,硅鍺的物理化學(xué)性質(zhì)比較 高純硅的制備方法 各種方法的具體步驟以及制備過程中材料的提純 高純鍺的制備方法及步驟,11,二、區(qū)熔提純,分凝現(xiàn)象，平衡分凝系數(shù)，有效分凝系數(shù)，正常凝固， 平衡分凝系數(shù)與雜質(zhì)集中的關(guān)系P20圖21 BPS公式及各個物理量的含義；分析如何提高分凝效果，如何變成對數(shù)形式 影響區(qū)熔提純的因素 區(qū)熔的分類，硅和鍺各采用什么方法,12,影響區(qū)熔的因素,熔區(qū)長度 一次區(qū)熔的效果，l越大越好 極限分布時，l越小，錠頭雜質(zhì)濃度越低
4、，純度越高 應(yīng)用：前幾次用寬熔區(qū)，后幾次用窄熔區(qū)。 熔區(qū)的移動速度 電磁攪拌或高頻電磁場的攪動作用，使擴散加速， 變薄，使keff與Ko接近，分凝的效果也越顯著 凝固速 度 f 越慢，keff與Ko接近，分凝的效果也越顯著 區(qū)熔次數(shù)的選擇 區(qū)熔次數(shù)的經(jīng)驗公式 n=(1-1.5)L/l 質(zhì)量輸運 通過使錠料傾斜一個角度，用重力作用消除質(zhì)量輸運效應(yīng),根據(jù)提純要求確定區(qū)熔長度、區(qū)熔速度和次數(shù)；清洗石墨舟、石英管、鍺錠；將舟裝入石英管、通氫氣或抽真空，排氣；熔區(qū)產(chǎn)生；高頻感應(yīng)爐（附加電磁攪拌作用）；區(qū)熔若干次,鍺的水平區(qū)熔提純,采用懸浮區(qū)熔的原因：高溫下硅很活潑，易反應(yīng)，懸浮區(qū)熔可使之不與任何材料接
5、觸；利用熔硅表面張力大而密度小的特點，可使熔區(qū)懸浮。 質(zhì)量輸運問題的對策：硅的熔體密度小，質(zhì)量遷移向熔區(qū)方向進(jìn)行。因此將熔區(qū)從下向上移動，靠重力作用消除質(zhì)量遷移。,硅的懸浮區(qū)熔提純,15,作業(yè),1.什么是分凝現(xiàn)象？平衡分凝系數(shù)？有效分凝系數(shù)？ 2.寫出BPS公式及各個物理量的含義，并討論影響分凝系數(shù)的因素。 3.分別寫出正常凝固過程、一次區(qū)熔過程錠條中雜質(zhì)濃度Cs公式,并說明各個物理量的含義。 4.說明為什么實際區(qū)熔時，最初幾次要選擇大熔區(qū)后幾次用小熔區(qū)的工藝條件。,16,三.晶體生長理論基礎(chǔ),晶體生長的方式 晶體形成的熱力學(xué)條件 晶體生長的三個階段 均勻成核，非均勻成核 均勻成核過程中體系自
6、由能隨晶胚半徑的變化關(guān)系分析；圖32P39，各種晶胚的特點 硅鍺單晶的生長方法 直拉法生長單晶的工藝步驟p63 結(jié)晶過程中的結(jié)晶驅(qū)動力和溶解驅(qū)動力,17,結(jié)晶驅(qū)動力,結(jié)晶通常在恒溫恒壓下進(jìn)行，相變向自由能減小的方向進(jìn)行，若體積自由能大于表面能，就是結(jié)晶驅(qū)動力，若相反，就是熔解驅(qū)動力,18,晶體的外形,從能量的角度：晶體的平衡形狀是總界面能最小的形狀。,19,作業(yè),試述結(jié)晶相變的熱力學(xué)條件、動力學(xué)條件、能量及結(jié)構(gòu)條件。 什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度的定量關(guān)系如何？ 形核為什么需要形核功？均勻形核與非均勻形核形核功有何差別？,20,四、硅鍺晶體中的雜質(zhì)和缺陷,硅鍺中雜質(zhì)的分類 雜質(zhì)對材料
7、性能的影響 直拉法單晶中縱向電阻率均勻性的控制方法 位錯對材料性能的影響 位錯對器件的影響,21,五 硅外延生長,名詞解釋 同質(zhì)外延,異質(zhì)外延,直接外延,間接外延，正外延，反外延，自摻雜，外摻雜 外延不同的分類方法以及每種分類所包括的種類 硅氣相外延原料 硅氣相外延分類 用SiCL4外延硅的原理以及影響硅外延生長的因素 抑制自摻雜的途徑？ 如何防止外延層的夾層？ 硅的異質(zhì)外延有哪兩種 在SOS技術(shù)中存在著外延層的生長和腐蝕的矛盾，如何解決？ SOI 材料的制備方法有哪些？各自是如何實現(xiàn)的？,22,作業(yè),什么是同質(zhì)外延,異質(zhì)外延,直接外延,間接外延? 什么是自摻雜?外摻雜?抑制自摻雜的途徑有哪
8、些? 什么是SOS,SOI技術(shù) SOI材料的生長方法有哪些?每種方法是如何實現(xiàn)的?,23,六 三五族化合物半導(dǎo)體,什么是直接躍遷型能帶,什么是間接躍遷型能帶?硅鍺屬于什么類型,砷化鎵屬于什么類型? 砷化鎵單晶的生長方法有哪幾種？ 磷化鎵單晶的生長方法,24,七 三五族化合物半導(dǎo)體的外延生長,MBE生長原理 寫出下列縮寫的中文全稱 CVD，PVD，VPE，SOS ，SOI ，MOCVD，MBE，LPE，CBE，ALE ，MLE 名詞解釋 氣相外延 液相外延 金屬有機物氣相沉積 分子束外延 化學(xué)束外延 蒸發(fā) 濺射,25,八三五族多元化合物半導(dǎo)體,什么是同質(zhì)結(jié)？ 異質(zhì)結(jié)？異質(zhì)結(jié)的分類有哪些？ 什么是超晶格？勢阱？勢壘？量子阱？,26,,認(rèn)真復(fù)習(xí)期末復(fù)習(xí)ppt和期末復(fù)習(xí)題 考試時認(rèn)真審題，不要遺漏問題 盡量回答所有空格，問答題 問答題（名詞解釋）回答要規(guī)范化，否則要扣分。 考試時不能攜帶復(fù)印或打印資料，否則算作弊。,
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