半导体材料课件.pptxVIP

*半導體材料

*半導體材料半導體導電能力介於導體與絕緣體之間的物質稱為半導體。它是一類具有半導體性能、可用來製作半導體器件和積體電路的電子材料，其電阻率在104～1010?歐姆·釐米範圍內。半導體材料的電學性質對光、熱、電、磁等外界因素的變化十分敏感，在半導體材料中摻?入少量雜質可以控制這類材料的電導率。正是利用半導體材料的這些性質，才製造出功能多樣的半導體器件。?半導體材料是半導體工業的基礎，它的發展對半導體技術的發展有極大的影響。

*半導體材料9.1半導體材料的分類1.元素半導體

它大約有十幾種處於ⅢA－ⅦA族的金屬與非金屬的交界處，如Ge（鍺）,Si（矽）,Se（硒）,Te（碲）等。

2.化合物半導體1）二元化合物半導體AIIIA族和ⅤA族元素組成的化合物半導體。即Al(鋁)、Ga（鎵）、In（銦）和P（磷）、As（砷）、Sb（銻）組成的9種化合物半導體，如AsP,AlAs,GaP等。BⅡB族和ⅥA族化合物半導體，即Zn,Hg,Cd和O,S,Se,Te組成的12種化合物半導體，如CdS,CdTe等。CⅣA族元素之間組成的化合物半導體，如SiC等。DⅣA與ⅥA族化合物半導體，如GeS,GeSe,SnTe等共9種。EⅤA和ⅥA族元素組成的化合物半導體，如AsSe3，AsS3等。

*半導體材料2)多元化合物半導體

A.ⅠB-ⅢA－（ⅥA）2組成的多元化合物半導體，如AgGeTe2等。

B.ⅠB-ⅤA—（ⅥA）2組成的多元化合物半導體，如AgAsSe2等。

C.（ⅠB）2－ⅡB－ⅣA－（ⅥA）4組成的多元化合物半導體，如Cu2CdSnTe4等。

*半導體材料3.固溶體半導體

固溶體是由二個或多個晶格結構類似的元素、化合物互溶而成。又有二元系和三元系之分，如ⅣA－ⅣA組成的Ge－Si固溶體;ⅤA－ⅤA組成的Bi－Sb固溶體。

由三種組元互溶的固溶體有：（ⅢA－ⅤA）－（ⅢA－ⅤA）組成的三元化合物固溶體，如GaAs－GaP組成的鎵砷磷固溶體和（ⅡB－ⅥA）（ⅡB－ⅥA）組成的，如HgTe－CdTe兩個二元化合物組成的連續固溶體碲鎘汞等。

*半導體材料4.非晶態半導體

原子排列短程有序、長程無序的半導體稱為非晶態半導體，主要有非晶Si、非晶Ge、非晶Te、非晶Se等元素半導體及GeTe，As2Te3，Se2As3等非晶化合物半導體。

5.有機半導體

有機半導體分為有機分子晶體、有機分子絡合物和高分子聚合物，一般指具有半導體性質的碳－碳雙鍵有機化合物。

*半導體材料9.2半導體材料的結構與鍵合

一、金剛石結構金剛石結構是一種由相同原子構成的複式晶格。元素半導體材料Sｉ、Ge、Sn（灰錫）都具有金剛石結構。圖9－l金剛石結構（立方晶胞圖）相關連的原子共有18個。此結構的一個重要特點是每個原於有４個最近鄰，它們處在一個正四面體的頂角位置。

*半導體材料二、閃鋅礦和纖鋅礦結構１．閃鋅礦結構（立方ZnS結構）下圖給出其立方晶胞圖，它是由兩種不同元素的原子分別組成面心晶格套構而成，套構的相對位置與金剛石結構相對位置相同。閃鋅礦結構也具有四面體結構，每個原子有4個異類原子為最近鄰、後者位於四面體的頂點，具有立方對稱性。圖9－2閃鋅礦型結構

*半導體材料許多重要的化合物半導體如III一V族化合物GaAs，InSb，GaP，InAs，BSb，AlSb，GaSb等，II－VI族比合物CdTe，ZnSe，HgSe，HgTe等和IV－IV族SiC，都為閃鋅礦結構。由圖9－l和圖9－2對比可以看出，閃鋅礦結構除去由兩類不同原子佔據著晶格的交替位置外，與金剛石結構是完全相同的。兩種不同原子之間的化學鍵主要是共價鍵，同時又具有離子鍵成分即混合鍵。因此閃鋅礦結構在半導體特性及電學、光學性質上除與金剛石結構有許多相同處外又有許多不同之處。

*半導體材料閃鋅礦結構中的離子鍵成分，使電子不完全公有，電子有轉移，即“極化現象”。這與兩種原子的電負性之差△X＝XA－XＢ有關，兩者之差愈大，離子鍵成分愈大，導致極化愈大。表７－１為電負性與離子鍵比例