期末复习-半导体材料

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1012—1022Ω.cm–半导体10-6—1012Ω.cm–良导体≤10-6Ω.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2－1•BPS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，δ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3－2－－P39，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