半導體材料導論ppt課件(已修改)
2025-05-18 12:45 本頁面
【正文】 第 4章 對半導體材料的技術(shù)要求 材料學院 徐桂英 半導體材料 第 4章 對半導體材料的技術(shù)要求 ?半導體材料的實際應用是以其作出的器件來實現(xiàn)的。 ?器件對材料的要求總的說來有兩個方面 : ?一方面是根據(jù)器件的功能來選擇能滿足其性能的材料，這包括材料的能帶結(jié)構(gòu)、晶體結(jié)構(gòu)、遷移率、光學性質(zhì)等； ?另一方面，在材料選定后，要使材料具有相應的物理參數(shù)與化學純度，以保證器件獲得良好的功能，同時為了保證器件工藝的實施，還要求材料具有相應的幾何尺寸。 ?一般都要求材料的本底純度高、晶體缺陷少、晶體的尺寸大、加工精度高等。 ?這就涉及到材料的化學組成、晶體缺陷、幾何精度等方面的問題。 雜質(zhì)的種類與行為 1. 電活性雜質(zhì)。 ?根據(jù) ，由于雜質(zhì)原子的價電子數(shù)與本體材料的價電子數(shù)不同，從而形成施主或受主。如果這些雜質(zhì)的能級是在導帶底或價帶頂附近（圖 ）稱為淺施主或淺受主。 ?這些雜質(zhì)會影響材料的電阻率、遷移率等。因此要將它們的濃度盡量降低。 但在半導體材料或器件的制備過程中也常常利用某種淺施主或淺受主雜質(zhì)來形成 n型或 p型半導體。 ?這些雜質(zhì)都分布在周期表中與本體材料鄰近的一族中。由于它們所形成的能級與導帶或價帶靠得非常近，因此它們的解離能非常小，在室溫下就可以完全解離。 ?另一類電活性雜質(zhì)的電離能較大，它們的能級位置靠近禁帶的中部，這類雜質(zhì)稱為深能級雜質(zhì)，它們常常有幾個能級，在室溫下不全部電離，但對載 流子起復合中心或陷阱作用，因此這類雜質(zhì)一般對材料是有害的，它們主要是元素周期表中的 IB族，如銅、金和 VIII族，如鐵、鎳等。 2. 電中性雜質(zhì)。 大多數(shù)的中性雜質(zhì)是與本體材料或本體材料的一個組成元素處于元素周期表的同一族。這些雜質(zhì)的價電子數(shù)與本體材料中的一種元素的相同，故又稱等電子雜質(zhì)。 ?這種等電子雜質(zhì)雖然不能釋放出電子與空穴，但它們電子層數(shù)與本體元素不同。例如在磷化鎵中的氮，它與磷的價電子數(shù)都是 5，但它的價電子在 L層，而磷在 L層已填滿，它們價電子就在 M 層。因此氮就更容易俘獲電子，而成為等電子陷阱。類似地，如果雜質(zhì)對空穴的引力比較大，就成為空穴陷阱?？梢岳眠@些陷阱制作器件。 ?另外對所有類型的雜質(zhì)，包括電活性與電中性雜質(zhì)，由于它們的結(jié)合半徑與本體原子不同，所以會改變晶體的晶格常數(shù)與力學性能。晶格常數(shù)的變化可造成高純層與摻雜層的晶格失配，當然也可摻入一定數(shù)量雜質(zhì)（通常是電中性雜質(zhì)）以調(diào)整晶體的
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