微电子工艺3-半导体材料.pdf

微电子工艺 --半导体材料 1.前言 固态材料按其导电性能可分为三类，即绝缘体、半导体及 导体。 导体：含有大量的自由电子，可以在电压的作用下自由的 移动，就像一个电子海洋。 绝缘体：没有自由电子，电子被原子紧紧地束缚，不能自 由运动。正是由于这些电子不可动，绝缘体几乎是不导电 的。 半导体：导体边缘的绝缘体，和绝缘体一样都属于非导体 的类型，但禁带的宽度不同。半导体的禁带宽度比绝缘体 的禁带宽度要小得多，因此在外界的热激发、光激发等情 况下，具有一定的导电性。半导体分为两类：本征半导体 和非本征半导体。 电子科学与 技术教研室 1. 固体的能带理论 完全分离 的两个氢原子能级 2p 2p 2s 2s 1s 1s e e A + + B e e 电子只能存在于原子核周围的某个能量状态，该能量状 电子科学与 技术教研室 两个氢原子靠得很近时的能 六个氢原子靠得很近时的能 级分裂 级分裂 E E 2p 2s 2s 1s 1s O r O r E 固态晶体的能带 2s O r 电子科学与 技术教研室 电子科学与 技术教研室 能带中电子的排布 固体中的一个电子只能处在某个能带中的某一能级上。 排布原则： １. 服从泡利不相容原理 指在原子中不能容纳运动状态完全相同的电子。又称泡利原理、不 相容原理。一个原子中不可能有电子层、电子亚层、电子云伸展方 向和自旋方向完全相同的两个电子。 ２. 服从能量最小原理