半导体材料 杨树人 ≤科学出版社 石锋 2008.9.1
半导体材料 ------杨树人 科学出版社 石 锋 2008.9.1
课程成绩 ■30%:平时成绩(作业、出勤、课上表 现、笔记) 70%:期末考试 考试内容以上课pt,作业为主
课程成绩 ◼ 30%：平时成绩（作业、出勤、课上表 现、笔记） ◼ 70%：期末考试 ◼ 考试内容以上课ppt，作业为主
参考书目 ■《半导体材料》王季陶刘明登主编高教 出版社 《半导体材料浅释》万群化学工业出版 社 ahttp://www.sosemi.net ■http://www.c-e-m.com/
参考书目: ◼ 《半导体材料》王季陶刘明登主编 高教 出版社 ◼ 《半导体材料浅释》万群 化学工业出版 社 ◼ http://www.sosemi.net/ ◼ http://www.c-e-m.com/
绪论 根据物质的导电性物质可以分为哪几种? ■集成电路中主要研究的是哪种?原因是什么?
绪论 ◼ 根据物质的导电性,物质可以分为哪几种? ◼ 集成电路中主要研究的是哪种?原因是什么?
平导体的主要特征 1.电阻率p:10----1092.cm 导体1099.cm 2.负温度系数 T升高,电阻率减小,导电能力增强 导体怎样?T升高,电阻率增大,导电能力减弱 3.具有高热电势 4.整流效应 5.光敏特性 6.掺杂可以提高导电能力
一 半导体的主要特征 ⒈ 电阻率ρ: 10-3---109Ω.cm 导体＜10-3 Ω.cm 绝缘体＞109 Ω.cm 2.负温度系数 T升高,电阻率减小,导电能力增强 导体怎样? T升高,电阻率增大,导电能力减弱 3.具有高热电势 4.整流效应 5.光敏特性 6.掺杂可以提高导电能力
二半导体材料的发展 ■对于半导体材料的电现象的认识,自十 八世纪以来就有了,但是真正巨大的发 展却是半个世纪以来的事,两种重要力 量推动了这个进程 应用的需求(应用范围,器件需求) 制备技术和实验技术的提高 ( MBE MOCVD等)
二 半导体材料的发展 ◼ 对于半导体材料的电现象的认识，自十 八世纪以来就有了，但是真正巨大的发 展却是半个世纪以来的事，两种重要力 量推动了这个进程： ◼ 应用的需求(应用范围,器件需求) ◼ 制备技术和实验技术的提高 (MBE,MOCVD等)
■1950年,GK.Teal、 J. B. Little直拉法锗单晶 952年, W.G. Pfanr区熔提纯技术高纯锗 GK.Tea直拉法硅单晶, PHKeck悬浮区熔技 术,提高硅的纯度 1955年, SIMENS在硅芯发热体上用氢还原三 氯化硅法制得高纯硅。 1957年,工业化生产。 958年, WCDASH无位错硅单晶,为工业化 大生产硅集成电路作好了准备。 六十年代初,外延生长锗、硅薄膜工艺,与硅 的其它显微加工技术相结合,形成了硅平面器 件工艺
◼ 1950年，G.K.Teal、J.B.Little直拉法锗单晶 ◼ 1952年，W.G.Pfann区熔提纯技术高纯锗、 G.K.Teal直拉法硅单晶，P.H.Keck悬浮区熔技 术，提高硅的纯度 ◼ 1955年，SIMENS在硅芯发热体上用氢还原三 氯化硅法制得高纯硅。 ◼ 1957年，工业化生产。 ◼ 1958年，W.C.DASH无位错硅单晶，为工业化 大生产硅集成电路作好了准备。 ◼ 六十年代初，外延生长锗、硅薄膜工艺，与硅 的其它显微加工技术相结合，形成了硅平面器 件工艺
52年, H. WELKER发现三、五族化合物具有半导体性 质。这类化合物电子迁移率高、禁带宽度大,能带结 构是直接跃迁:吴现负阻效应。但是当年,由于这些 化合物中存在挥发元素,制备困难。 多元半导体化合物制备技术的发展: 1体生长方面、五十年代末,水平布里奇曼法、温度梯度 、磁耦合提拉法生长GaAs、inP单晶。65年, J.B. MULLIN 氧化硼液封直拉法,在压力室中制取GaAs单晶,为工业化 生长三、五族化合物单晶打下了基础。 薄膜制备技术方面:63年, H NELSON,LPE方法生长 GaAs外延层,半导体激光器。其后,VPE生长三、五化合 物,外延生长技术应用到器件制作中去。 根据材料的重要性和开发成功的先后顺序,半 导体材料可以分为三代
◼ 52年，H.WELKER发现三、五族化合物具有半导体性 质。这类化合物电子迁移率高、禁带宽度大，能带结 构是直接跃迁，呈现负阻效应。但是当年，由于这些 化合物中存在挥发元素，制备困难。 ◼ 多元半导体化合物制备技术的发展： ◼ 晶体生长方面，五十年代末，水平布里奇曼法、温度梯度 法、磁耦合提拉法生长GaAs、InP单晶。65年,J.B.MULLIN， 氧化硼液封直拉法，在压力室中制取GaAs单晶，为工业化 生长三、五族化合物单晶打下了基础。 ◼ 薄膜制备技术方面：63年，H.NELSON，LPE方法生长 GaAs外延层，半导体激光器。其后，VPE生长三、五化合 物，外延生长技术应用到器件制作中去。 ◼ 根据材料的重要性和开发成功的先后顺序,半 导体材料可以分为三代
第一代半导体材料-硅(Si) ■作为第一代半导体材料硅基半导体材料 及其集成电路的发展导致了微型计算机 的出现和整个计算机产业的飞跃 ■半导体中的大部分器件都是以硅为基础 的
第一代半导体材料----硅(Si) ◼ 作为第一代半导体材料,硅基半导体材料 及其集成电路的发展导致了微型计算机 的出现和整个计算机产业的飞跃. ◼ 半导体中的大部分器件都是以硅为基础 的
第二代半导体材料-砷化镓(GaAs) ■硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用, 但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电 子领域的应用。 ■GaAs相比硅和锗,有很多优异特性,如电子迁移率 高,禁带宽度大,直接跃迁型能带结构,负阻效应 ■随着以光通信为基础的信息髙速公路的崛起和社会 信息化的发展第二代半导体材料崭露头角,砷化镓 和磷化铟(InP)半导体激光器成为光通信系统中的关 键元器件
第二代半导体材料---砷化镓(GaAs) ◼ 硅基半导体材料虽然在微电子领域得到广泛应用, 但硅材料本身间接能带结构的特点限制了其在光电 子领域的应用。 ◼ GaAs相比硅和锗,有很多优异特性, 如电子迁移率 高,禁带宽度大,直接跃迁型能带结构,负阻效应. ◼ 随着以光通信为基础的信息高速公路的崛起和社会 信息化的发展,第二代半导体材料崭露头角,砷化镓 和磷化铟(InP)半导体激光器成为光通信系统中的关 键元器件
