半导体材料绪论1技术知识.ppt

半导体材料Semiconductor Materials 皖西学院材料与化工学院吴克跃;联系方式;什么是半导体(Semiconductor) 按不同的标准，有不同的分类方式。 按固体的导电能力区分，可以区分为导体、半导体和绝缘体 ;绝缘体;2.负电阻温度系数 Si：T=300K ρ=2 x 105 Ωcm T=320K ρ=2 x 104Ωcm;3.光电导效应; 1839年，法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现，光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏打效应”，简称“光伏效应”。 ;气体、压力、磁场等对半导体电阻率都产生较大的影响;无机物 元素半导体：化学元素周期表(Si,Ge) 化合物半导体 Ⅲ-Ⅴ族，GaN/GaAs/GaP/InP微波、光电器件的主要材料，InSb/InAs禁带窄，电子迁移率高，主要用于制作红外器件和霍耳器件。 Ⅱ-Ⅵ族，Zn0，主要用于光电器件，场致发光 Ⅳ-Ⅵ族，PbS/PbTe,窄禁带，光敏器件 氧化物半导体，SnO2 硫化物半导体，As(S,Se,Te),Ge(S,Se,Te) 稀土化合物半导体,EuO,TmS 有机物半导体：酞菁类、多环、稠环化合物; 本征半导体的共价键结构; 这一现象称为本征激发，也称热激发。;杂质半导体;N型半导体; 在本征半导体中Si掺入三价杂质元素，如硼、镓等。;三、半导体发展历史和现状;;负电阻温度系数;光电导效应;整流效应;;霍尔效应;光生伏特效应;光生伏特效应;第二阶段：理论指导 能带论、导电机理模型和扩散理论这三个相互关联逐步发展起来的半导体理论模型。;; 晶体管的发明背景;真空管;真空管的缺点;第一个晶体管;世界上第一个晶体管;第一个结型晶体管;第四阶段：集成电路的出现;集成电路的意义;;第一块集成电路;;8080(1974);能带工程[energy band engineering] 创造人工改性半导体材料的工程。由江崎和朱兆祥提出。(对材料的物理参数和几何参数的设计和生长，改变能带结构和带隙图形，以优化其电学性质和光学性质从而获得性能优越的新器件 .) 1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如图所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于制造微波器??．他们的这个设想两年以后在分子束外延设备上实现． 超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。 ;;四、常见的半导体材料;硅材料 GaAs和InP单晶材料 半导体超晶格、量子阱材料 Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料 硅基应变异质结构材料 一维量子线、零维量子点半导体微结构材料 宽带隙半导体材料 光子晶体;(1) 硅(Si);(2) Ⅲ-Ⅴ族化合物;（3）以氮化镓材料P型掺杂的突破为起点,以高效率蓝绿光发光二极管和蓝光半导体激光器的研制成功为标志的半导体材料。 它将在光显示、光存储、光照明等领域有广阔的应用前景。 在未来10年里,氮化镓材料将成为市场增幅最快的半导体材料。;（4）半导体超晶格、量子阱材料;（5）一维量子线、零维量子点;五、纳米科技和纳米材料; 各种ZnO纳米结构 ;ZnO的应用;The morphology of TiO2;; 二氧化钛的应用;;课程体系;参考书目与教材:;考核方式;课程内容;学习目的和要求