01-半导体物理基础知识.ppt

  1. 1、本文档共38页,可阅读全部内容。
  2. 2、有哪些信誉好的足球投注网站(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
01-半导体物理基础知识

半导体物理基础知识 前言 太阳能的利用 1、太阳能热的利用,如太阳能热水器、太阳能热水发电。 2、太阳能直接发电即光伏技术。 光伏产业链包括硅料、硅片、电池片、电池组件、应用系统五个环节。上游为硅料、硅片环节;中游为电池片、电池组件环节;下游为应用系统环节。 前言 1.1导体,绝缘体和半导体 物体的导电能力,一般用材料电阻率的大小来衡量。电阻率越大,说明这种材料的导电能力越弱。下表给出以电阻率来区分导体,绝缘体和半导体的大致范围。 1.2半导体材料硅的晶体结构 组成物质的最基本的单元是原子,原子又由原子核和电子组成。 原子最外层的电子称为价电子,有几个价电子就称它为几族元素。 若原子失去一个电子,称这个原子为正离子,若原子得到一个电子,则成为一个带负电的负离子。 原子变成离子的过程称为电离。 1.2半导体材料硅的晶体结构 1.2半导体材料硅的晶体结构 晶体结构 固体可分为晶体和非晶体两大类。原子无规则排列所组成的物质为非晶体。而晶体则是由原子规则排列所组成的物质。晶体有确定的熔点,而非晶体没有确定熔点,加热时在某一温度范围内逐渐软化。 单晶和多晶 在整个晶体内,原子都是周期性的规则排列,称之为单晶。由许多取向不同的单晶颗粒杂乱地排列在一起的固体称为多晶。 1.2半导体材料硅的晶体结构 硅晶体内的共价键 硅晶体的特点是原子之间靠共有电子对连接在一起。硅原子的4个价电子和它相邻的4个原子组成4对共有电子对。这种共有电子对就称为“共价键”。如下图所示。 1.2半导体材料硅的晶体结构 硅晶体的金刚石结构 晶体这种周期性的,有规则的,可无限重复排列的结构叫做晶体格子,简称晶格,最小的晶格叫晶胞。下图表示一些重要的晶胞。(共有14种晶格结构) 1.2半导体材料硅的晶体结构 金刚石结构是一种复式格子,它是两个面心立方晶格沿对角线方向上移1/4互相套构而成见下图。为了简便明了,以后分析问题时只要采用前面所示的平面结构示意图即可。 1.2半导体材料硅的晶体结构 晶面和晶向 晶体中的原子可以看成是分布在一系列平行而等距的平面上,这些平面就称为晶面。每个晶面的垂直方向称为晶向。晶面的法线所在方向叫晶向,垂直于晶面。下图是几种常用到的晶面和晶向。 1.2半导体材料硅的晶体结构 原子密排面和解理面: 在晶体的不同面上,原子排列的疏密程度是不同的。若将原子看成是一个个硬的球体,它们在一个平面上最密集的排列方式将如下所示,按照这样方式排列的晶面就称为原子密排面。 1.2半导体材料硅的晶体结构 比较简单的一种包含原子密排面的晶格是面心立方晶格。而金刚石晶格又是两个面心立方晶格套在一起,相互之间,沿着晶胞体对角线方向平移1/4而构成的。我们来看面心立方晶格中的原子密排面。按照硬球模型可以区分在(100)(110)(111)几个晶 面上原子排列的情况,如下页图所示。 金钢石晶格是由面心晶格构成,所以它的(111)晶面也是原子密排面,它的特点是,在晶面内原子密集、结合力强,在晶面之间距离较大,结合薄弱。这种晶体结构上的各向异性产生以下性质: 1.2半导体材料硅的晶体结构 1、机械性能的各向异性:由于(111)密排面本身结合牢固而面与面相互间结合脆弱,在外力作用下,晶体很容易沿着(111)晶面劈裂,晶体中这种易劈裂的晶面称为晶体的解理面。 2、溶解和生长速率的各向异性:由于(111)密排面原子结合牢固,化学腐蚀就比较困难和缓慢,而(100)面原子排列密度比(111)面低。所以(100)面比(111)面的腐蚀速度快,选择合适的腐蚀液和腐蚀温度,(100)面腐蚀速度比(111)面大的多,因此,用(100)面硅片采用这种各向异性腐蚀的结果,可以使硅片表面产生许多密布表面为(111)面的金字塔型四面方锥体,形成绒面状的硅表面。 生长速率最慢的的晶向是垂直于密排面的〈111〉晶向。而〈100〉晶向是生长速率最快的。 1.2半导体材料硅的晶体结构 1.3固体的能带理论 从下页图中可见,晶体中电子轨道的能级分成由低到高的许多组,分别和各原子能级相对应,每一组都包含着大量的能量很接近的能级。这样一组密集的能级看上去象一条带子,所以被称之为能带。能带之间的间隙叫做禁带。未被电子填满的能带称为导带,已被电子填满的能带称为满带。 导体、半导体,绝缘体导电性质的差异可以用它们的能带图的不同来加以说明。 1.3固体的能带理论 1.4半导体的导电特性 半导体之所以得到广泛的应用,是因为它存在着一些导体和绝缘体所没有的独特性能。 1、导电能力随温

文档评论(0)

kabudou + 关注
实名认证
内容提供者

该用户很懒,什么也没介绍

1亿VIP精品文档

相关文档