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① 组分超晶格 ——超晶格的重复单元是由不同半导体材料的薄膜堆垛而成 * Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials ② 掺杂超晶格 在同一种半导体中，用交替地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性半导体结构的材料 * 掺杂超晶格半导体的能带结构 Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials * 任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成超晶格； 多层结构的完整性非常好，由于掺杂量一般较小，杂质引起的晶格畸变也较小，掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异质界面； 掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到未调制的基体材料能量隙之间的任何值，取决于对各分层厚度和掺杂浓度的选择。 掺杂超晶格的优点 Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials ③ 多维超晶格 * Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials ④ 应变超晶格 在弹性形变限度之内的超薄膜中，晶格本身发生应变而阻止缺陷的产生 * SiGe/Si 是典型半导体应变超晶格材料，随着能带结构的变化，载流子的有效质量可能变小，可提高载流子的迁移率，可做出比一般 Si 器件更高速工作的电子器件。 Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials 在外电场作用下，材料发生两种响应： 电传导 电感应 介电材料间的关系 Chapter 6 Electronic and Microelectronic Materials 介电材料 具有很高的电阻系数，主要的应用是作为电的绝缘体与电容器。 绝缘体：用来隔绝电荷在电路中的传导，如高压输电方面用的陶瓷碍子（bell） 电容器：用来储存从电路中接收到的电荷的电子元件。 介电材料的主要用途 Chapter 6 Electronic and Microelectronic Materials Chapter 6 Electronic and Microelectronic Materials 6.2.1 材料的介电性特征 介电材料的特征值 电极化：在电场作用下分子中正负电荷中心发生相对位移而产生电偶极矩的现象 分子极化率α，相应电场强度E，则在电场作用下，介电材料产生电偶极矩μ： Chapter 6 Electronic and Microelectronic Materials 电介质的极化有3种主要基本过程，即: 材料中原子核外电子云畸变产生的电子极化； 分子中正、负离子相对位移造成的离子极化; 分子固有电矩在外电场作用下转动导致的转向极化。 Chapter 6 Electronic and Microelectronic Materials 极化现象： 电子极化：电子云和原子核的相对位移诱导电偶极子 离子极化：阴阳离子的相对位移诱导电偶极子 偶极子极化：固有电偶极子的指向在外场中转向 空间电荷极化：在绝缘体界面移动载流子形成的极化 介电陶瓷 dielectric ceramic 也称介质陶瓷 主要利用其介电性 按使用频率，可分为 高频介质陶瓷 微波介质陶瓷 * Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials 高频介质陶瓷 电性要求： 高频电场（1MHz）下具有适中至较高的介电常数（8.5～900） 高频介电损耗小，tg?小于6×10－4 主要由碱土金属和稀土金属的钛酸盐或它们的固溶体构成 例如CaTiO3是由CaCO3与TiO2高温烧制而成 用于制作小尺寸高频电容器 * Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials * Single-layer Multilayer ceramic capacitor Chapter6 Electronic and Microelectronic Materials 微波介质陶瓷 应用于微波频段(300MHz～300GHz)电路中作为介质材料并完成一种或多种功能的陶瓷 电性要求： 高的介电常数，?r在30～200之间 高稳定性，频率温度系数??要小 微波频段介质损耗要小，tan?10-4，Q≥10000 代表性的微波介质陶瓷包括BaO－TiO2体系、钙钛矿型陶瓷、(Ba,Sr)ZrO3、CaZrO3、Ca(Zr,Ti)O3、Sr(Zr,Ti)O3、(Ba,Sr)(Zr,Ti)O3等 应用：制作谐振器、滤波器、介质天线、介质导波回路等微波元器件 * Chapter6