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福州大学《固体物理及半导体物理》教案 2011-2012 学年下学期 第九章 半导体中的杂质和缺陷 一、 教学基本要求 相关性：在第八章提出的半导体电子能带结构的基础上，本章提出半导体中 的杂质和缺陷的概念。从中引出有效增加半导体载流子的方法，为第十章中介绍的 半导体中的载流子统计分布的基础。同时也指出杂质和缺陷对半导体器件的不利影 响。 基本要求：硅、锗晶体中的杂质能级，Ⅲ- Ⅴ族化合物中的杂质能级，缺陷和 位错能级。 内容重点：半导体中的杂质和缺陷能级对半导体特性的影响。 学习难点：半导体中的杂质和缺陷能级对半导体特性的影响。 预习知识：固体物理、大学物理、半导体中的电子状态。 工程应用：半导体器件生产工艺中，淬火后可以“冻结”高温下形成的缺陷。 退火后可以消除大部分缺陷。经高温加工（如扩散）后的晶片一般都需要进行退火 处理。离子注入形成的缺陷也用退火来消除。 实验：无。 二、 授课安排 学时安排： 总学时：3 编号 教学内容 学时 硅、锗晶体中的杂质能级；Ⅲ- Ⅴ族化合物中的杂质 1 2 能级； 2 缺陷和位错能级。 1 - 1 - Revised time: 2012-05-08 制作人：微电子学系王少昊 福州大学《固体物理及半导体物理》教案 2011-2012 学年下学期 三、 教学内容 §9-1. 硅、锗晶体中的杂质能级 实际晶体与理想晶体的区别  原子并非在格点上固定不动，在平衡位置附近振动  晶体并不纯净，有杂质的存在；  晶体有缺陷：点缺陷（空位，间隙原子）；线缺陷（位错）；面缺陷（层错， 晶粒间界） 替位式杂质——取代晶格原子  杂质原子的大小与晶体原子相似  III 、V 族元素在硅、锗中均为替位式杂质 间隙式杂质——位于晶格原子间隙位置  杂质原子小于晶体原子  杂质浓度：单位体积内的杂质原子数 1. 施主杂质、施主能级 施主杂质：V 族元素在硅、锗中电离时能够释放电子而产生导电电子并形成 正电中心，称此类杂质为施主杂质或n 型杂质。 施主电离：施主杂质释放电子的过程。 施主能级：被施主杂质束缚的电子的能量状态，记为 ED ，施主电离能量为 ΔED 。 N 型半导体 （negative ，带负电荷的）：依靠导带电子导电的半导体。 2. 受主杂质、受主能级 受主杂质：III 族元素在硅、锗中电离时能够接受电子而产生导电空穴并形成 负电中心，称此类杂质为受主杂质或p 型杂质。 受主电离：受主杂质释放空穴的过程。 受主能级：被受主杂质束缚的空穴的能量状态，记为 EA 。受主电离能量为 ΔEA P 型半导体 （positive ，带正电荷的）：依靠价带空穴导电的半导体。 3. 杂质半导体的简化表示法 N 型半导体：V 族元素在硅、锗中电离时能够释放电子而产生导电电子并形成 正电中心，称此类杂质为施主杂质或n 型杂质。依靠导带电子导电的半导体。 - 2 - Revised time: 2012-05-08 制作人：微电子学系王少昊 福州大学《固体物理及半导体物理》教案