大学半导体材料课后习题答案期末考试复习资料.doc

PAGE 4 半导体材料复习资料 绪论 半导体的基本特性？ 电阻率大体在10-3~109Ω?cm范围 整流效应 负电阻温度系数 光电导效应 光生伏特效应 霍尔效应 为什么说有一天，硅微电子技术可能会走到尽头？ 功耗的问题 存储器工作靠的是成千上万的电子充放电实现记忆的，当芯片集成度越来越高耗电量也会越来越大，如何解决散热的问题？ 掺杂原子均匀性的问题 一个平方厘米有一亿到十亿个器件，掺杂原子只有几十个，怎么保证在每一个期间的杂质原子的分布式一模一样的呢？是硅微电子技术发展遇到的又一个难题 SiO2层量子隧穿漏电的问题 随着器件尺寸的减小，绝缘介质SiO2的厚度也在减小，当减小到几个纳米的时候，及时很小的电压，也有可能使器件击穿或漏电。量子隧穿漏电时硅微电子技术所遇到的另一个问题。 量子效应的问题 如果硅的尺寸达到几个纳米时，那么量子效应就不能忽略了，现有的集成电路的工作原理就可能不再适用 第一章 ⒈比较SiHCl3氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点？ 三氯氢硅还原法 优点：产率大，质量高，成本低，是目前国内外制备高纯硅的主要方法。 缺点：基硼、基磷量较大。 硅烷法 优点 除硼效果好；（硼以复盐形式留在液相中） 无腐蚀，降低污染；（无卤素及卤化氢产生） 无需还原剂，分解效率高； 制备多晶硅金属杂质含量低（SiH4的沸点低） 缺点：安全性问题 相图 写出合金Ⅳ由0经1-2-3的变化过程 第二章 ⒈什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？ 答：⑴分凝现象：含有杂质的晶态物质溶化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同，这种现象较分凝现象。 ⑵平衡分凝系数：固液两相达到平衡时，固相中的杂质浓度和液相中的杂质浓度是不同的，把它们的比值称为平衡分凝系数，用K0表示。 K0=CS/CL ⑶有效分凝系数：为了描述界面处薄层中杂质浓度偏离对固相中杂质浓度的影响，通常把固相杂质浓度CS与固体内部的杂质浓度CL0的比值定义为有效分凝系数Keff Keff=CS/CL0 ⒉写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。 ⒊分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度CS公式，并说明各个物理量的含义。 ①正常凝固过程： CS=KC0(1-g)k-1 C0：材料凝固前的杂质浓度 K：分凝系数。不同杂质的不同K值可以通过查表得出。 ②一次区熔过程： CS=CO[1-(1-K)e-Kxl] C0：锭条的原始杂质浓度 x：已区熔部分长度 K:分凝系数 l：熔区长度 ⒋说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。 ⑴一次区熔时 CS=CO[1-(1-K)e-Kxl],l→大，CS→小→提纯效果好→→l越大越好 ⑵极限分布时（K一定）K=Bl/（eBl-1） A=C0BL/(eBL-1) CS（x）=AeBx l→大，B→小，A→大，CS→大，提纯的效果越差→→l越小越好 所以对于实际区熔，前几次应该用大熔区，越到后面越接近极限分布，应该用小熔区。 第三章 ⒈解释名词：成核过程、均匀成核、非均匀成核、临界半径、自然对流、强迫对流 ①成核过程：晶体生长过程中，新相核的发生（形核）和长大，在一定的驱动力下，借助于能量涨落越过位垒而形成晶核的过程。 ②均匀成核（自发成核）：在一定过饱和度、过冷度的条件下，由体系中直接形成的晶核。 ③非均匀成核（非自发成核）：体系中存在外来质点（尘埃、固体颗粒、籽晶等）、在外来质点上成核。 ④临界半径：与体系自由能变化量极大值点△G*相对应的晶胚半径r*称临界半径。 ⑤自然对流：在重力场中由于温度的不均匀，导致热膨胀的差异从而引起流体密度的差异产生浮力。当浮力克服了粘滞力，自然对流就发生。 ⑥强迫对流：人为对熔体进行搅拌（晶体和坩埚旋转、磁场）造成的对流。 ⒉分别写出均匀成核与非均匀成核的临界晶核半径、形核功，并说明为什么通常非均匀成核比均匀成核要容易？ 均匀成核：临界半径r*=-2σ/△gV 形核功△G均*=16πσ3/3△gV2 非均匀成核：临界半径r*=-2σαβ/△gV 形核功△G非均*=16πσαβ3/3△gV2f（θ） △G非均*＜△G均* 因此非均匀成核要比均匀成核容易得多。 简述Kossel模型和Frank模型要点。 Kossel模型要点：一个原子在晶格上的稳定性由其受周围原子的作用力大小决定，晶体