【正文】 、度量和其它光電元件。但是 晶 格散射增強，使遷移率 ?L下降。非平衡載流子在數(shù)量上對多子和少子的影響是顯著不同的。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合216。 實驗測得表面壽命值低于體內(nèi)壽命值，由于存在表面復(fù)合，能使晶體管小注入電流放大系數(shù)下降，反向漏電增大，對晶體管的穩(wěn)定性、可靠性、噪聲都有嚴重影響。216。pn結(jié)的結(jié)構(gòu)特點使其具有單向?qū)щ娦?，使得各種功能半導(dǎo)體器件得以迅速發(fā)展。四、半導(dǎo)體的界面特性在正向偏壓 V下，流過 pn結(jié)的電流密度為： pn結(jié)的光生伏特效應(yīng)216。n一類是半導(dǎo)體摻雜濃度較低的情況，其伏安特性與 pn結(jié)類似，具有單向?qū)щ娦?，這種金屬 半導(dǎo)體接觸稱為肖持基勢壘二極管 (簡稱 SBD)；n另一類是半導(dǎo)體摻雜濃度很高的情況．伏安特性遵從歐姆定律，這種金屬 半導(dǎo)體接觸稱為歐姆接觸。u而且異質(zhì)結(jié)處能帶結(jié)構(gòu)的突變，使其具有不同于單獨材料的特性，從而發(fā)展廠許多重要的半導(dǎo)體光電器件，如激光器、探測器、高電子遷移率晶體管、雙極晶體管等；u推動了半導(dǎo)體物理的發(fā)展，如 1980年 8月量子霍爾效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)，開拓了半導(dǎo)體物理研究的新領(lǐng)域，展開對異質(zhì)結(jié)中二維電子氣在電場作用下的電荷輸運和在電場、磁場以及溫度場作用下的能量輸運過程的研究．并使低維系統(tǒng)的機理研究深入到了新的層次。利用半導(dǎo)體表面效應(yīng)制作MOS場效應(yīng)晶體管，在集成電路中具有廣泛應(yīng)用。磁阻效應(yīng)作業(yè)：1. 什么是直接半導(dǎo)體？什么是間接半導(dǎo)體？2. 簡述 pn結(jié)的形成，分析 pn結(jié)的平衡能帶結(jié)構(gòu)。該電壓稱為霍爾電壓，可表示為：五、半導(dǎo)體的磁學(xué)性質(zhì)對于 P型樣品，可得樣品霍爾系數(shù)與空穴濃度的關(guān)系對于 N型半導(dǎo)體可得霍爾系數(shù)表達式一般請況，總霍爾系數(shù) RH的表達式 :RH=1/e(p?2hn?2e)/(p?h+n?e)霍爾效應(yīng)五、半導(dǎo)體的磁學(xué)性質(zhì)在通電的半導(dǎo)體上置于磁場時，半導(dǎo)體的電阻將發(fā)生變化．這種現(xiàn)象稱為電磁阻效應(yīng)，也稱為磁阻效應(yīng)。p理想 MIS結(jié)構(gòu)指既忽略絕緣層中電荷和界面態(tài)的影響，也不考慮 MIS系統(tǒng)的功函數(shù)差。肖持基二極管是利用多數(shù)載流于工作的器件，沒有少數(shù)載流子的影響，可以做為快速開關(guān)二極管、微波混頻管和微波變?nèi)荻O管；還可制作其他種類組臺器件；肖待基勢壘的形成還可應(yīng)用于化各物半導(dǎo)體材料的物理特性的測試等?？尚纬奢^大的光致反向電流，這正是 pn結(jié) 光生伏待效應(yīng) 的基本原理。勢壘高度的物理意義即為電子從 n區(qū)到p區(qū) (或空穴從 p區(qū)到 n區(qū) )必須克服的能量勢壘，其大小為 : Pn結(jié) :平衡 pn結(jié)勢壘eVd=KBTln(NdNa/NcNv)+Eg即：提高禁帶寬度或增加雜質(zhì)濃度的乘積，都使 pn結(jié)勢壘高度增加。突變結(jié)結(jié)面兩邊的摻雜濃度是常數(shù)，但在界面處導(dǎo)電類型發(fā)生突變。以光注入為例，設(shè)以穩(wěn)定的光均勻照射半導(dǎo)體表面，光只在表面極薄的一層產(chǎn)生非平衡載流子，由于濃度梯度的作用，對于 N型樣品，非平衡的空穴將向材料內(nèi)部擴散，并形成穩(wěn)定的分布，根據(jù)一維的連續(xù)性方程：三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合對非平衡電子的擴散有其中 Ln＝ (Dn?n) 1/2為非平衡電子擴散長度 ,Dn為電子擴散系數(shù) ,?n為電子壽命。間接復(fù)合： 導(dǎo)帶電子在躍遷到價帶某一空狀態(tài)之前還要經(jīng)歷某一 (或某些）中間狀態(tài)，稱為間接復(fù)合。以光注入為例，設(shè)一半導(dǎo)體樣品受穩(wěn)定、均勻的光照，非平衡載流子濃度保持恒定值 (?n)o和 (?p)o ，在光照撤去后， ?n將按下述規(guī)律衰減三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 非平衡載流子壽命是半導(dǎo)體材料最重要的參數(shù)之一，反映了半導(dǎo)體材料的質(zhì)量； 不同的材料壽命不相同，如鍺的壽命約在100~1000?s；硅的壽命約為 50~500 ?s；砷比鎵的壽命僅為 102~103?s或更低。在一定溫度下，晶體中雜質(zhì)較少時，電離雜質(zhì)散射影響小，載流子遼移宰數(shù)值平穩(wěn)，而隨著摻雜濃度增加，電離雜質(zhì)散射作用增強，載流子遷移率顯著下降。當同時有幾種散射作用時，總的遷移率 ?與各種遷移率 ?i的關(guān)系為：一般只考慮晶格振動散射和電離雜質(zhì)散射，相應(yīng)的遷移率用?L和 ?I表示。本征光電導(dǎo)效應(yīng)指光照射半導(dǎo)體時，當光的能量達到禁帶寬度的能量值，價帶的電子躍遷到導(dǎo)帶，材料內(nèi)產(chǎn)生電子 空穴對，這兩種光生載流子都參與導(dǎo)電，使電導(dǎo)率增加。當溫度升高時，品格熱振動加強，散射也隨之加強。二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì) 導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴，在相同的電場作用下，產(chǎn)生漂移運動，但兩者所獲平均漂移速度不同，即電子遷移率 ?e大于空穴遷移率 ?p ，而總導(dǎo)電作用為兩者之和，即總電流密度：其中， Jn、 Jp分別為電子和空穴的電流密度； q為電子電荷量； E為電場強度。? 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。從而求出導(dǎo)帶上的電子載流子濃度。 對本征半導(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。v 由電中性方程可寫為：(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體的熱平衡載流子分布P為價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 —— 當半導(dǎo)體受到外界作用時，除了熱平衡載流子以外，還將受到光照、電場等的作用，這些外界條件也將激發(fā)載流子，稱為非平衡載流子。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本征半導(dǎo)體而言，導(dǎo)帶上的電子全部來源于價帶上電子向?qū)У谋菊骷ぐl(fā)，因而，導(dǎo)帶上的電子濃度與價帶上的空穴濃度必然相等。利用此待性 GaAs可以制作轉(zhuǎn)移電子器件。根據(jù)固體理論，當半導(dǎo)體材料導(dǎo)帶底和價帶頂部位于 k空間原點 (?點 )，而且等能面為球面時，可推出：導(dǎo)帶底附近價帶頂附近其中 me*和 mh*分別為導(dǎo)帶底附近電子和價帶頂附近空穴的有效質(zhì)量。帶隙寬度 Eg : Eg=EcEv本征半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)分兩類：直接帶隙和間接帶隙。它的一個重要特性是禁帶寬度 (Eg)隨固溶度的成分變化，因此可以利用固溶體得到有多種性質(zhì)的半導(dǎo)體材料。第一章 半導(dǎo)體材料 (一 )信息功能材料第一章 半導(dǎo)體材料?半導(dǎo)體的基本特性、結(jié)構(gòu)與類型?半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu)?半導(dǎo)體材料中的雜質(zhì)和缺陷?典型半導(dǎo)體材料的應(yīng)用和器件內(nèi)容：重點：?半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)和能帶?典型半導(dǎo)體的應(yīng)用引 言導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體導(dǎo)電性劃分結(jié)晶半導(dǎo)體元素半導(dǎo)體非結(jié)晶半導(dǎo)體半導(dǎo)體有機半導(dǎo)體無機半導(dǎo)體化合物半導(dǎo)體一些常見的半導(dǎo)體材料與器件：半導(dǎo)體材料的分類分類 主要半導(dǎo)體材料 無機半導(dǎo)體晶體材料化合物半導(dǎo)體及固溶體半導(dǎo)體IIIV族 Ge、 Si、 Se、 Te、灰 SnII－ VI族 GaAs、 InSb 、 GaP 、 InP 、 AlP等及其固溶體IVIV族 SiC 、