/986 第四章半导体材料 1.半导体材料的分类 2.半导体材料的基础物性 3.半导体的压阻效应 4.半导体敏感元件 电子科技大学敏席材料与传廊器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 第四章 半导体材料 1.半导体材料的分类 2.半导体材料的基础物性 3.半导体的压阻效应 4.半导体敏感元件
/986 ÷什么是半导体 按不同的标准，有不同的分类方式。 按固体的导电能力区分，可以区分为导体、半导体和绝缘体 表1.1导体、半导体和绝缘体的电阻率范围 材料 导体 半导体 绝缘体 电阻率p(2cm) 109 电子科技大学敏席材料与传廊器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 什么是半导体 按不同的标准，有不同的分类方式。 按固体的导电能力区分，可以区分为导体、半导体和绝缘体 表1.1 导体、半导体和绝缘体的电阻率范围 材料 导体 半导体 绝缘体 电阻率ρ(Ωcm) ＜ 10-3 10 -3～10 9 ＞10 9
此外，半导体还具有一些重要特性，主要包括： /986 ,温度升高使半导体导电能力增强，电阻率下降 (NTC) 如室温附近的纯硅(S),温度每增加8℃，电阻率相应地降低50%左右 微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力（参杂效应） 以纯硅中每100万个硅原子掺进一个V族杂质（比如磷)为例，这时硅的纯度仍高达 99.9999%,但电阻率在室温下却由大约214,0002cm降至0.22cm以下 ~适当波长的光照可以改变半导体的导电能力（光电效应） 如在绝缘衬底上制备的疏化镉(CS)薄膜，无光照时的暗电阻为几十M2,当受光照后 电阻值可以下降为几十K2 >此外，半导体的导电能力还随电场、磁场等的作用而改变（霍尔效应等） 电子科技大学敏席材料与传感器课程组
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 温度升高使半导体导电能力增强，电阻率下降（NTC） 如室温附近的纯硅(Si)，温度每增加8℃，电阻率相应地降低50%左右 微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力(掺杂效应) 以纯硅中每100万个硅原子掺进一个Ⅴ族杂质（比如磷）为例，这时 硅的纯度仍高达 99.9999%，但电阻率在室温下却由大约214,000Ωcm降至0.2Ωcm以下 适当波长的光照可以改变半导体的导电能力(光电效应) 如在绝缘衬底上制备的硫化镉(CdS)薄膜，无光照时的暗电阻为几十MΩ，当受光照后 电阻值可以下降为几十KΩ 此外，半导体的导电能力还随电场、磁场等的作用而改变(霍尔效应等) 此外，半导体还具有一些重要特性，主要包括：
1.半导体材料的分类 /986 >半导体性质的元素或化合物等材料由于测量对象导致半 导体的性质发生较大的变化被广泛用做敏感材料。这些 现象虽然介于各种物理、化学现象之间，但无论如何最 终都可转换为电信号。 >对采用半导体材料的敏感元件若按测量对象进行分类， 主要有光、温度、磁、形变、湿度、气体、生物等类敏 感元件。 > 多数正利用半导体微细加工技术向集成化、多功能化方 向发展。 电子科技大学敏材料与传感器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1. 半导体材料的分类 半导体性质的元素或化合物等材料由于测量对象导致半 导体的性质发生较大的变化被广泛用做敏感材料。这些 现象虽然介于各种物理、化学现象之间，但无论如何最 终都可转换为电信号。 对采用半导体材料的敏感元件若按测量对象进行分类， 主要有光、温度、磁、形变、湿度、气体、生物等类敏 感元件。 多数正利用半导体微细加工技术向集成化、多功能化方 向发展
半号母体物里学 OONDUOTOR PHYBICS厂 /986 半导体物理发展进程 半导体物理的发展序幕 晶态半导体物理 原子排列从有序向无序的转变 非晶态半导体物理 材料性质从体内向表面的转变 半导体表面物理 能带特征从自然向人工的转变 半导体超晶格物理 体系结构从三维向零维的转变 纳米半导体物理 元素组成从原子向分子的转变 有机半导体物理 电子科技大学敏席材料与传感器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 5 半导体物理发展进程 半导体物理的发展序幕 晶态半导体物理 原子排列从有序向无序的转变 非晶态半导体物理 材料性质从体内向表面的转变 半导体表面物理 能带特征从自然向人工的转变 半导体超晶格物理 体系结构从三维向零维的转变 纳米半导体物理 元素组成从原子向分子的转变 有机半导体物理
1.半导体材料的分类 /986 >用于敏感元件的半导体材料多是无机物，但是，有机物 中也有显示半导体性质的，且可望作为未来的敏感材料。 除典型的单一元素半导体以外，还有二元化合物半导体， 还有多元化合物，这就有可能实现半导体的物性控制。 >从原子排列状态来区分半导体，则可大致分为具有长程 有序的晶体以及在短距离上具有与晶体相同的规则性但 在长距离上原子排列不具有规则性的非晶。 电子科技大学敏常材料与传感器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1. 半导体材料的分类 用于敏感元件的半导体材料多是无机物，但是，有机物 中也有显示半导体性质的，且可望作为未来的敏感材料。 除典型的单一元素半导体以外，还有二元化合物半导体， 还有多元化合物，这就有可能实现半导体的物性控制。 从原子排列状态来区分半导体，则可大致分为具有长程 有序的晶体以及在短距离上具有与晶体相同的规则性但 在长距离上原子排列不具有规则性的非晶
1半导体材料的分类 /986 ◆元素周期表中IA族与IA族间的元素与半导体的关系 IIB IIIA IVA VA VIA 5B 6C 7N 80 13Al 14Si 15P 16S 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 80Hg 81T1 82Pb 83Bi 84Po 电子科技大学敏席材料与传廊器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1. 半导体材料的分类 II B III A IV A V A VI A 5B 6C 7N 8O 13Al 14Si 15P 16S 30Zn 31Ga 32Ge 33As 34Se 48Cd 49In 50Sn 51Sb 52Te 80Hg 81Tl 82Pb 83Bi 84Po 元素周期表中ⅢA族与ⅥA族间的元素与半导体的关系
1,半导体材料的分类 /986 冬元素半导体 元素半导体 高纯度、无缺陷的元素 本征半导体 半导体。杂质浓度小于109 杂质半导体 在本征半导体中有意加入少量 的杂质元素，以控制电导率，形成 杂质半导体。 电子科技大学敏席材料与传感器课程组 制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1. 半导体材料的分类 元素半导体 本征半导体 杂质半导体 高纯度、无缺陷的元素 半导体。杂质浓度小于10 -9 在本征半导体中有意加入少量 的杂质元素，以控制电导率，形成 杂质半导体。 元素半导体
1,半导体材料的分类 7986 本征半导体广泛研究的元素是Si、G和金刚石。 金刚石可看作是碳元素半导体，它的性质是 1952年由Guster发现的。除了硅、锗、金刚石 外，其余的半导体元素一般不单独使用。 因为本征半导体单位体积内载流子数目比较少， 需要在高温下工作电导率才大，故应用不多。 电子科技大学敏感材料与传感器课程组 制阳
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1. 半导体材料的分类 本征半导体广泛研究的元素是Si、Ge和金刚石。 金刚石可看作是碳元素半导体，它的性质是 1952年由Guster发现的。除了硅、锗、金刚石 外，其余的半导体元素一般不单独使用。 因为本征半导体单位体积内载流子数目比较少， 需要在高温下工作电导率才大，故应用不多
1.半导体材料的分类 /98 利用将杂质元素参入纯元素中，把电子从杂质能 级（带)激发到导带上或者把电子从价带激发到 杂质能级上，从而在价带中产生空穴的激发叫非 本征激发或杂质激发。这种半导体叫杂质半导体。 杂质半导体本身也存在本征激发，一般杂质半导 体中掺杂杂质的浓度很低，如十亿分之一就可达 到目的。 电子科技大学敏感材料与传感器课程组制作
电子科技大学 敏感材料与传感器 课程组 制作 1. 半导体材料的分类 利用将杂质元素掺入纯元素中，把电子从杂质能 级（带）激发到导带上或者把电子从价带激发到 杂质能级上，从而在价带中产生空穴的激发叫非 本征激发或杂质激发。这种半导体叫杂质半导体。 杂质半导体本身也存在本征激发，一般杂质半导 体中掺杂杂质的浓度很低，如十亿分之一就可达 到目的