【正文】 本征費(fèi)米能級(jí)之上， P型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)在本征費(fèi)米能級(jí)之下，當(dāng) n型和 P型半導(dǎo)體形成 pn結(jié)時(shí)，由于自建場(chǎng)的作用，平衡 pn結(jié)達(dá)到統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí) EF，即 p型區(qū)能帶相對(duì) n型區(qū)上移，而上移的高度為 qVD,稱為平衡 pn結(jié)的勢(shì)壘高度。如光照射 pn結(jié)，在空間電荷區(qū)外一個(gè)擴(kuò)散長(zhǎng)度范圍內(nèi)光激發(fā)的電子 空穴對(duì)，使到達(dá)反向 pn結(jié)空間電荷區(qū)邊界少子濃度增高。當(dāng)加反向偏壓時(shí)，自建場(chǎng)增強(qiáng)．而金屬勢(shì)壘 q?ms不變，形成反向電流，當(dāng)反向電壓增大到一定值，反向電流趨于飽和值。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)四、半導(dǎo)體的界面特性pMIS結(jié)構(gòu) —— 即金屬 絕緣體 半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；p在設(shè)計(jì)和制造半導(dǎo)體器件時(shí)，常常在半導(dǎo)體表面生長(zhǎng)一層絕緣層，可以起鈍化作用，但是絕緣層中總是存在一些電荷．在絕緣體 半導(dǎo)體界面處存在局域的電子能量狀態(tài)，即界面態(tài)，既會(huì)影響器件的性能，又會(huì)影響器件的穩(wěn)定性和可靠性，因此研究表面層的狀態(tài)是十分重要的；pMIS結(jié)構(gòu)不僅是大多數(shù)半導(dǎo)體器件中的實(shí)際結(jié)構(gòu)．而且是MOS(金屬 氧化物 半導(dǎo)體 )晶體管、 CCD(電荷耦合器件 )的基本組成部分。載流子濃度和遷移率都是半導(dǎo)體材料的重要參數(shù)，通過(guò)霍爾系數(shù)測(cè)量 ,可以確定載流子濃度和遷移率。3. 什么是霍爾效應(yīng)？如何根據(jù)霍爾效應(yīng)測(cè)定半導(dǎo)體的載流子類型？4. 根據(jù) GaAs的能帶結(jié)構(gòu)說(shuō)明它的導(dǎo)電特性和典型應(yīng)用。五、半導(dǎo)體的磁學(xué)性質(zhì)霍爾效應(yīng)半導(dǎo)體樣品沿 x方向通過(guò)較小的電流 I，在 y方向加一個(gè)磁場(chǎng) B，樣品厚度為 d，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在 z方向樣品兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓 VH，這個(gè)現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)四、半導(dǎo)體的界面特性構(gòu)成異質(zhì)結(jié)的兩種材料一般應(yīng)選擇：(1)具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，晶格常數(shù)盡可能相近，以便獲得無(wú)缺陷、無(wú)應(yīng)變的界面，改善結(jié)的性能。金屬 半導(dǎo)體界面四、半導(dǎo)體的界面特性導(dǎo)電機(jī)理 : 以金屬和 N型半導(dǎo)體的 SBD為例 ,設(shè)金屬費(fèi)米能級(jí)位置比 N型半導(dǎo)體費(fèi)米能級(jí)低，兩者接觸達(dá)到平衡時(shí)的情況，統(tǒng)一的費(fèi)米能級(jí)金屬表面帶負(fù)電、負(fù)電荷集中在表面很薄的一層．半導(dǎo)體表面帶正電，正電荷區(qū)較寬，在半導(dǎo)體一側(cè)，類似于單邊突變結(jié)，自建場(chǎng)由半導(dǎo)體指向金屬，半導(dǎo)體中電子勢(shì)壘的高度為 qVD，而金屬的勢(shì)壘高度 :與外加偏壓無(wú)關(guān)。實(shí)際 pn結(jié)的反向電流與材料受到的污染、含有缺陷或外界作用有關(guān)，常常導(dǎo)致 js的實(shí)際值大于理論值。 Pn結(jié)四、半導(dǎo)體的界面特性 當(dāng) pn結(jié)形成時(shí)，在交界處有一結(jié)區(qū)，在結(jié)區(qū)內(nèi)形成空間電荷，而自由載流子數(shù)目少，所以也常稱為耗盡層。pn結(jié)是許多半導(dǎo)體電子器件的基本結(jié)構(gòu)單元。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合其中 Dh為空穴擴(kuò)散系數(shù)， ?p為空穴的壽命。直接復(fù)合： 導(dǎo)帶電子直接躍遷到價(jià)帶的某一空狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)復(fù)合，稱為直接復(fù)合 (帶間復(fù)合 )。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 非平衡載流子的重要特點(diǎn)之一是它們會(huì)因復(fù)合而消失。對(duì)摻雜濃度低的硅材料，其遷移率隨溫度的升高，大幅度下降，因此影響遷移率的主要因素是晶格散射。二、半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)載流子的遷移率 遷移率 ?是與電子、空穴所受的散射作用有關(guān)的一個(gè)量；單位電場(chǎng)下載流子漂移的速度稱為載流子的遷移率。淺能級(jí)的施主或受主雜質(zhì)在室溫幾乎可以全部電離。(2)載流子的散射二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)散射主要有兩種： 晶格散射和電離雜質(zhì)散射 晶格散射： 由于原子晶格振動(dòng)引起的載流子散射叫晶格散射。 載流子的濃度受溫度影響 ——熱激發(fā) ：167。Pn結(jié)的工作就是與非平衡載流子的注入和抽取有關(guān)。故：本征半導(dǎo)體的熱平衡載流子濃度：相應(yīng)可以得到費(fèi)米能級(jí)：絕對(duì)零度下，費(fèi)米能級(jí)位于禁帶中央，隨溫度升高，費(fèi)米能級(jí)逐漸增加。二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)如果載流子的電荷為 e，濃度為 ρ，則電流密度為：載流子的漂移運(yùn)動(dòng)及電導(dǎo)率216。半導(dǎo)體中的載流子分布該方程沒(méi)有解析解，只能給出數(shù)值解。?電離出來(lái)的電子填充在導(dǎo)帶底部，成為導(dǎo)電載流子 。如： Si的導(dǎo)帶底處在 100方向，距原點(diǎn)約 5/6處，因此它有 6個(gè)對(duì)稱的等價(jià)能谷，且每個(gè)等能面為旋轉(zhuǎn)橢球面，電子的縱向有效質(zhì)量 ml大于橫向有效質(zhì)量m2，即 ml＞ m2；因而沿橢球主軸方向的縱向遷移率?I小于垂直于主軸方向的橫向遷移率，當(dāng)從 x軸對(duì) N型硅施加壓力時(shí)，導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)發(fā)生變化， y軸相 z軸上能谷的電子轉(zhuǎn)移到 x軸上的能谷，使 x軸方向電導(dǎo)率減少，因此硅是制作壓阻器件的一種材料。發(fā)生光吸收或復(fù)合發(fā)光時(shí)，過(guò)程必須滿足準(zhǔn)動(dòng)量守恒：其中 ki為初始狀態(tài)電子波矢， kf為末尾狀態(tài)電子波矢， kq為光子波矢。 半導(dǎo)體材料的基本特性能帶：用來(lái)表示電子各種行為。固溶體半導(dǎo)體167。三元化合物半導(dǎo)體?以 A1GaAs相 GaAsP為代表的二元化合物半導(dǎo)體材料，已為人們廣泛研究，可制作發(fā)光器件；?AgSbTe2是良好的溫差電材料；?CdCr2Se、 MgCr2S4是磁性半導(dǎo)體材料；?SrTiO3是超導(dǎo)電性半導(dǎo)體材料，在氧欠缺的條件下，它表現(xiàn)出超導(dǎo)電性。非晶態(tài)半導(dǎo)體?非晶態(tài)物質(zhì)的特征是原子排列沒(méi)有規(guī)律．從長(zhǎng)程看雜亂無(wú)章，有時(shí)也叫無(wú)定形物質(zhì)；?在非晶態(tài)材料中有一些在常態(tài)下是絕緣體或高阻體，但是在達(dá)到一定值的外界條件 (如電場(chǎng)、光、溫度等 )時(shí)，就呈現(xiàn)出半導(dǎo)體電性能，稱之為非晶態(tài)半導(dǎo)體材料，也叫玻璃態(tài)半導(dǎo)體；?非晶態(tài)半導(dǎo)體材料在開(kāi)關(guān)元件、記憶元件、固體顯示、熱敏電阻和太陽(yáng)能電池等的應(yīng)用方面有著重要應(yīng)用和良好前景。直接帶隙半導(dǎo)體材料和間接帶隙半導(dǎo)體材料在光吸收、發(fā)光、輸運(yùn)現(xiàn)象和過(guò)剩載流子復(fù)合等行為上有明顯的區(qū)別。例： Ge、 Si和 GaAs導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)第三：多能谷半導(dǎo)體可用來(lái)制作壓阻器件。Si的 施主摻雜 —— V族 P摻雜?特點(diǎn) — 多余價(jià)電子與 P+的弱庫(kù)侖引力形成局域化的弱束縛態(tài)，很容易電離 。從而求出導(dǎo)帶上的電子載流子濃度。? 電子和空穴漂移方向相反；? 電子和空穴漂移速率一般不同：電子大于空穴；? 半導(dǎo)體的電導(dǎo)率為電子和空穴電導(dǎo)率之和。半導(dǎo)體中的載流子分布(2)本征半導(dǎo)體的熱平衡載流子分布對(duì)本征半導(dǎo)體而言，導(dǎo)帶上的電子全部來(lái)源于價(jià)帶上電子向?qū)У谋菊骷ぐl(fā)，因而，導(dǎo)帶上的電子濃度與價(jià)帶上的空穴濃度必然相等。v 由電中性方程可寫(xiě)為：(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體的熱平衡載流子分布P為價(jià)帶上空穴載流子濃度Nd為電離受主濃度n為導(dǎo)帶中電子載流子濃度半導(dǎo)體中的載流子分布非平衡載流子的概念 —— 當(dāng)半導(dǎo)體受到外界作用時(shí)，除了熱平衡載流子以外，還將受到光照、電場(chǎng)等的作用，這些外界條件也將激發(fā)載流子，稱為非平衡載流子。 對(duì)本征半導(dǎo)體， n=p=ni, 則：二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)(1) 載流子的濃度電導(dǎo)率的主要影響因素167。只有在晶體的原子排列的周期場(chǎng)受到破壞時(shí)，運(yùn)動(dòng)的電子才會(huì)受到散射。而且當(dāng)溫度升高時(shí)，載流子運(yùn)動(dòng)加快，電離雜質(zhì)散射作用越弱。雜質(zhì)光電導(dǎo)率為： 正是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)持性，制成光敏電阻，光的探測(cè)