最新SemiPhys01new概述教学讲义PPT课件.ppt

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1、SemiPhys01new概述课程地位：本课程是电子科学与技术本科专业的专业基础课；前续课有普通物理、理论物理、固体物理；后续课程是半导体器件物理、集成电路设计、光电子器件和功率器件等课程，是本专业中，开始了解和掌握利用半导体晶体制备固态器件的首门课程。课程通过对半导体晶体特性的学习，掌握半导体中导电粒子（电子和空穴）的状态描述，杂质对导电能力改进机理，以及载流子在半导体中多种运动规律，进而制备最基本PN结，MOS结构，实现利用载流子传输、处理信息的基本原理。通过课程的学习，除了掌握为后续课程所需的基本知识点，还要掌握半导体中分析和处理

2、载流子运动状态的方法和能力。2011年10月9日星期日第2页教学目的：总的教学目标是：使学生掌握“半导体物理”中的基本概念、基本理论、基本原理和分析方法，从整体上认识如何利用半导体晶体实现功能信息处理的核心理论和知识点，并掌握半导体器件中分析载流子运动特性的方法和理论。2011年10月9日星期日第3页单晶非晶多晶有周期性无周期性每个小区域有周期性非晶（无定型材料）：只在几个原子或分子内有序；多晶：在许多个原子或分子的尺度上有序；单晶：在整个区域内原子和分子有序；2011年10月9日星期日第7页原子力显微晶体图像一、晶格的周期性基元：每个

3、最小的重复单元。原胞：一个晶格最小的周期性单元◆原胞的选取不是唯一的；◆三维晶格的原胞通常是一个平行六面体。第9页单胞：反映晶体的周期性和对称性。如Si、Ge的金刚石结构；布拉伐格子：基元代表点的空间分布；面心立方、体心立方、铅锌矿结构；晶格基矢：是指原胞的边矢量第10页二、晶体的对称性定义：相同的性质在不同的方向或位置上有规律的重复的性质叫做对称性；当晶体经过一个运动操作后，晶体的各种性质不发生任何变化；一般该操作称为对称操作；2011年10月9日星期日第11页三、晶向同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定义了一个方向，该方向

4、称为晶向；晶向指数标记：沿某一晶向，从一个原子到最近的原子位移矢量为则该晶向就用l1、l2、l3标志，写成[l1l2l3]，称为晶向指数。2011年10月9日星期日第12页以简立方晶格为例，[100]:OA立方边[111]:OC体对角线[110]:OB面对角线2011年10月9日星期日第13页等效晶向由于晶格的对称性，晶体在一些方向上的性质完全相同，统称这些晶向为等效晶向。立方边共有6个不同的晶向，写成〈100〉；面对角线共有12个，写成<110>；体对角线共有8个，写成<111>；2011年10月9日星期日第14页四、晶面晶格的格点可

5、以看成分列在平行等距的平面系上，这样的平面称为晶面，2011年10月9日星期日第15页晶面指数晶面的标志即晶面指数,也称谓密勒指数。密勒指数的确定：晶格中选一格点为原点，并以3个基矢a1,a2,a3为坐标轴建立坐标系。该晶面族中任一晶面与3个坐标轴交点的位矢分别为ra1,sa2,ta3，则它们的倒数连比可化为互质的整数，即其中h、k、l为互质的整数，晶体学中以（hkl）来标志该晶面，称为密勒指数。2011年10月9日星期日第16页图中示出了简立方中某3个晶面的密勒指数：◆侧面：（100）◆对角面：（110）◆顶对角面：（111）2011

6、年10月9日星期日第17页等效晶面由于晶格的对称性，晶体在一些晶面的性质完全相同，统称等效晶面立方晶体中的立方体共有6个不同的侧面，写成{100};对角面共有12个，统称这些对角面时，写成{110};顶对角面共有8个，统称这些顶对角面时，写{111}；2011年10月9日星期日第18页2011年10月9日星期日第19页2011年10月9日星期日第20页2011年10月9日星期日第21页电阻率介于10-3-106Ω.cm，可变化区间大，介于金属（10－6Ω.cm）和绝缘体（1012Ω.cm）之间不同掺杂类型的半导体做成pn结后，或是金属与

7、半导体接触后，电流与电压呈非线性关系，可以有整流效应具有光敏性，用适当波长的光照射后，材料的电阻率会变化，即产生所谓光电导半导体中存在着电子与空穴两种载流子纯净半导体电阻率为负温度系数，掺杂半导体在一定温度区域出现正温度系数§1.1半导体的基本性质一、2011年10月9日星期日第22页元素半导体元素周期表中从金属到非金属的过渡区元素构成的半导体。Si、Ge是常用的半导体材料，用于VLSI，大多数半导体器件。化合物半导体某些Ⅲ－Ⅴ族化合物（AIIIBV）和Ⅱ－Ⅵ族化合物（AIIBVI）具有半导体性质，Ⅲ－Ⅴ：AL，Ga，In——P，As，

8、Sb（碲）Ⅱ－Ⅵ：Zn，Cd，Hg——S，Se，Te常用的有：GaAs，GaP，InP，InAs，InSb，PbS,GaN用于高速器件，高速集成电路，发光，激光，红外探测等。二、常见的半导体材料第23页常见