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半导体器件物理(Semiconductor Device Physics)Electronic Device（电子器件） 0.1 电子器件的发展史 1906年，De. Frest发明真空三极管，放大电话的声音电流，人们期待，固体器件（长寿命、轻量、廉价）的放大器、电子开关。 1947年，点接触型晶体管诞生，划时代意义。缺点：接触点不稳定。 结型晶体管理论：超高纯度单晶，控制晶体的导电类型。 合金型晶体管。 1954年结型硅晶体管，利用晶体表面的反型层制作场效应晶体管—构想。 本门课程的基础 半导体物理基础 绪 论 微电子器件的发展历史和现状: 点接触Ge管发明不久，1950年代，结型晶体管出现，取代真空管，在收音机中使用 课程基本内容 第一部分：半导体基础，包括半导体概要、载流子模型、载流子输运、器件制备基础 第二部分：结与器件基础 A．p-n结二极管：静电特性、I-V特性、小信号导纳、瞬态响应、光电二极管 B．BJT（双极型晶体管、Bipolar Junction Transistor）和其他结型器件 BJT：基础知识、静态特性、动态响应模型 PNPN器件(晶闸管)、可控硅整流器（SCR）、其它异质结双极 型晶体管（HBT）(Heterojunction Bipolar Transistor) MS接触和肖特基二极管 第三部分：场效应器件 J-FET（结场效应晶体管） MESFET（金属-半导体场效应晶体管） MOS MOSFET（金属氧化物半导体场效应晶体管） HEMT（高迁移率晶体管、调制掺杂场效应晶体管 MODFET） How do we make a MOSFET ? Take a p-type Si wafer TFTs use HfO2 as dielectric Gate dielectric: Amophous-HfO2 Channel: Single-crystalline InGaO3(ZnO)5 film Optical transmission spectrum: 80% 第四部分(专题)：包括敏感电子器件、气敏、湿敏、离子敏 Sensor and transducer 第五部分（专题）：光电子器件包括光电探测器、太阳能电池、激光、发光二极管、平板显示器件等 量子阱结构太阳能电池 Motivation - micropatterning Application potential of wire arrays 硅纳米锥尖阵列 硅纳米线-Silicon nanowires Fabrication procedure 经光刻等工艺制备的氧化锌纳米线图形阵列 场发射显示阴极器件发光显示照片 LED and FED CNT arrays 2010-Nobel Prize ZnMgO宽带隙紫外光探测器 电致变色窗剖面图 微电子工艺原理与实践 1.清洗 2.氧化 3.扩散 4.光刻 5.镀膜 6.电极 Review Review Review Microscope view of a device How can we fabricate these structures/devices? How can we predict their behaviour? Fabrication technology A processing sequence in VLSI is repeated for each layer and consists of: Planarising and cleaning the surface of the previous layer. Deposition of new layers (semiconductors, dielectrics or metals) Patterning layers using lithography and removing any unwanted areas by etching Optimise layer characteristics by implantation or heat treatment Lithography Transferring patterns on a mask, consisting of transparent and non-transparent areas, via radiation onto a radiation sensitive layer (resist) on the semiconductor. Lithography methods Optic