期末复习半导体材料ppt课件.ppt
半导体材料,2,期末复习,3,考试题型,填空30分，每空一分判断题10分，每题一分名词解释20分，每题4分问答题40分，6个题目AB卷,4,考试内容,前10章，重点前7章课上补充内容作业,5,半导体材料概述,从电学性质上讲（主要指电阻率）绝缘体10121022 .cm半导体10-61012 .cm良导体10-6.cm正温度系数（对电导率而言）负温度系数（对电阻率而言）导体？,6,半导体材料的分类（按化学组成分类）,无机物半导体元素半导体：（Ge, Si）化合物半导体三、五族GaAs二、六族有机物半导体,7,能带理论（区别三者导电性）,金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。半导体由于禁带宽度比较小，在温度升高或有光照时，价带顶部的电子会得到能量激发到导带中去，这样在导带中就有自由电子，在价带中就相应的缺少电子，等效为带有正电子的空穴，电子和空穴同时参与导电，使得半导体具有一定的导电性能。一般对于绝缘体，禁带宽度较大，在温度升高或有光照时，能够得到能量而跃迁到导带的电子很少，因此绝缘体的导电性能很差。,8,半导体结构类型,金刚石结构（Si/Ge):同种元素的两套面心立方格子沿对角线平移1/4套构而成闪锌矿（三、五族化合物如GaAs)：两种元素的两套面心立方格子沿对角线平移1/4套构而成纤锌矿,9,对禁带宽度的影响,对于元素半导体： 同一周期，左-右，禁带宽度增大 同一族，原子序数的增大，禁带宽度减小,10,一.锗、硅的化学制备,硅锗的物理化学性质比较高纯硅的制备方法各种方法的具体步骤以及制备过程中材料的提纯高纯锗的制备方法及步骤,11,二、区熔提纯,分凝现象，平衡分凝系数，有效分凝系数，正常凝固，平衡分凝系数与杂质集中的关系P20图21BPS公式及各个物理量的含义；分析如何提高分凝效果，如何变成对数形式影响区熔提纯的因素区熔的分类，硅和锗各采用什么方法,12,影响区熔的因素,熔区长度一次区熔的效果，l越大越好极限分布时，l越小，锭头杂质浓度越低，纯度越高应用：前几次用宽熔区，后几次用窄熔区。熔区的移动速度电磁搅拌或高频电磁场的搅动作用，使扩散加速， 变薄，使keff与Ko接近，分凝的效果也越显著凝固速 度 f 越慢，keff与Ko接近，分凝的效果也越显著区熔次数的选择区熔次数的经验公式n=(1-1.5)L/l质量输运 通过使锭料倾斜一个角度，用重力作用消除质量输运效应,13,作业,1.什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？2.写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。3.分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度Cs公式,并说明各个物理量的含义。4.说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。,14,三.晶体生长理论基础,晶体生长的方式晶体形成的热力学条件晶体生长的三个阶段均匀成核，非均匀成核均匀成核过程中体系自由能随晶胚半径的变化关系分析；图32P39，各种晶胚的特点硅锗单晶的生长方法直拉法生长单晶的工艺步骤p63结晶过程中的结晶驱动力和溶解驱动力,15,结晶驱动力,结晶通常在恒温恒压下进行，相变向自由能减小的方向进行，若体积自由能大于表面能，就是结晶驱动力，若相反，就是熔解驱动力,16,晶体的外形,从能量的角度：晶体的平衡形状是总界面能最小的形状。,17,作业,试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。 什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？ 形核为什么需要形核功？均匀形核与非均匀形核形核功有何差别？,18,四、硅锗晶体中的杂质和缺陷,硅锗中杂质的分类杂质对材料性能的影响直拉法单晶中纵向电阻率均匀性的控制方法位错对材料性能的影响位错对器件的影响,19,五 硅外延生长,名词解释 同质外延,异质外延,直接外延,间接外延，正外延，反外延，自掺杂，外掺杂外延不同的分类方法以及每种分类所包括的种类硅气相外延原料硅气相外延分类用SiCL4外延硅的原理以及影响硅外延生长的因素抑制自掺杂的途径？如何防止外延层的夹层？硅的异质外延有哪两种在SOS技术中存在着外延层的生长和腐蚀的矛盾，如何解决？SOI 材料的制备方法有哪些？各自是如何实现的？,20,作业,什么是同质外延,异质外延,直接外延,间接外延?什么是自掺杂?外掺杂?抑制自掺杂的途径有哪些?什么是SOS,SOI技术SOI材料的生长方法有哪些?每种方法是如何实现的?,21,六 三五族化合物半导体,什么是直接跃迁型能带,什么是间接跃迁型能带?硅锗属于什么类型,砷化镓属于什么类型? 砷化镓单晶的生长方法有哪几种？磷化镓单晶的生长方法,22,七 三五族化合物半导体的外延生长,MBE生长原理写出下列缩写的中文全称 CVD，PVD，VPE，SOS ，SOI ，MOCVD，MBE，LPE，CBE，ALE ，MLE 名词解释 气相外延 液相外延 金属有机物气相沉积 分子束外延 化学束外延蒸发 溅射,23,八三五族多元化合物半导体,什么是同质结？ 异质结？异质结的分类有哪些？什么是超晶格？势阱？势垒？量子阱？,24,认真复习期末复习ppt考试时认真审题，不要遗漏问题尽量回答所有空格，问答题,
