【2017年整理】晶体及半导体材料.ppt

晶体及硅材料简介;目 录;晶 体;小贴士：液晶;一定的几何形状 一般为规则的多面体结构。 各向异性(力学、光学等) 晶体在不同方向上具有不同的机械和物理特性。 * 溶融晶体物质结晶（凝固）时在各个方向生长速度不一致。 * 晶体很容易沿粒子密排面（解理面）断裂，断面呈平整面。 * 多晶体内的很多个晶粒排列方向不同，各晶粒的方向性互相抵消；加之晶界的作用，整个多晶体呈现出各向同性。 固定的熔点 达到熔点温度，晶体才会熔化为液体。熔点也是溶融态晶体的凝固点。;负电阻温度系数 随环境温度升高，材料电阻值降低。 掺杂特性 半导体材料对掺入其中的杂质特别敏感，很微量的杂质就可以大幅度改变材料的电学、光学性能 * 这种改变可能是降低，也可能是提高某一性能。如杂质降低电电阻率，某些杂质也可提高硅材料的红外透射性能。;小贴士：自然晶体;晶体结构;晶体结构-分类;晶胞;面心立方金刚石晶格结构;硅(金刚石)晶格结构 —— 晶胞在空间重复排列;单晶和多晶;单晶生长;CZ法生长单晶( Czochralski grown crystal ) ;CZ法工艺示意;晶体运转系统（提拉钢缆或硬轴提拉头）;CZ法设备和产品—1;CZ法设备和产品—2;FZ法生长单晶 ( Float zone grown crystal ) ;保护气氛中;FZ法设备和产品-1;FZ法设备和产品-2;其它单晶生长方法;目 录;半导体;导体导电原理;半导体材料几乎都是晶体 半导体材料种类： 单质半导体材料：以锗、硅、碳*为代表。 * 以不同的原子排列方式，碳可呈现不同的性状： 石墨：层状结构，黑色，良导体； 金刚石：四面体金刚石结构，透明，半导体。 * 金刚石薄膜半导体技术是当今方兴未艾的半导体电子学热点。 化合物半导体材料：如GaAs、InP、GaN、SiC和ZnO等 化合物半导体材料根据用途分类 主要有半导体材料、微波器件和光电器件几类。;小贴士：电阻率;半导体其它特性-1;半导体其它特性-2;半导体材料用途;本征半导体;硅的原子结构;硅的本征激发示意;目 录;半导体的掺杂;P型(IIIA族)掺杂 B（Al）：最外层有3个价电子。取代晶格结点中硅原子构成共键价时，因缺少一个价电子而形成一个空穴。其它位置的电子补???可看作空穴的移动。 空穴导电型半导体称为P型半导体（Positive-type）。 P型掺杂称为受主杂质（Acceptor）。 N型(VA族)掺杂 P（As、Sb）：最外层有5个价电子。取代晶格结点中硅原子构成共键价时，多余的第五个价电子容易摆脱磷原子核束缚形成自由电子。 电子导电型半导体称为N型半导体（Negative-type）。 N型掺杂称为施主杂质（Donor）。 * 注意：不论P型或N型半导体，尽管其中有一种载流子占多数，但整个晶体 仍然是不带电的，即电中性。;B、P原子结构示意;硼:+5;N型掺杂示意;补偿和“假本征”;金属杂质;氧、碳杂质;载流子、寿命