【正文】 GeSiIVVI族PbS PbSe PbTe SnTePb1xSrxTe (x=0~)Pb1ySrySe (y=0~)VVI族 Bi2Te3金屬氧化物 Cu2O ZnO Al2O3過(guò)渡金屬氧化物 SeO TiO3 V2O5 Cr2O3 Mn2O3 Fe2O3 FeO CoO NiO尖晶石型化合物 (磁性半導(dǎo)體)CdCr2S4 CdCr2Se4 HgCr2S4 HgCr2Se4 CuCr2S3C稀土氧、硫、硒、碲化合物 EuO EEuS EuSe EuTe非晶態(tài)半導(dǎo)體元素 Ge Si Te Se化合物 GeTe As2Te3 Se4Te Se2As3 As2SeTe As2Se2Te有機(jī)半導(dǎo)體芳香族化合物 多環(huán)芳香族化合物電荷移動(dòng)絡(luò)合物元素半導(dǎo)體 具備實(shí)用價(jià)值的元素半導(dǎo)體材料只有硅、鍺和硒。167。一、半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)直接帶隙：價(jià)帶頂和導(dǎo)帶底直接對(duì)應(yīng)，位于 k空間同一點(diǎn)。例：半導(dǎo)體材料 Ge、Si和 GaAs導(dǎo)帶結(jié)構(gòu)第一：GaAs的導(dǎo)帶底附近等能面形狀為球面，因此 GaAs的許多性質(zhì) (如電阻率、磁阻效應(yīng)等 )呈各向同性；Ge、 Si的等能面為旋轉(zhuǎn)橢球面。根據(jù)實(shí)驗(yàn)表明 InP是制作轉(zhuǎn)移器件的更好半導(dǎo)體材料。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。Pn結(jié)的工作就是與非平衡載流子的注入和抽取有關(guān)。 載流子的濃度受溫度影響 —— 熱激發(fā) ：167。半導(dǎo)體中的載流子分布該方程沒有解析解，只能給出數(shù)值解。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)體的電導(dǎo)率為：(2)載流子的散射二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì) 宏觀量 ?敢決于兩個(gè)因素：載流子濃度和遷移率。晶格振動(dòng) 對(duì)載流子的散射機(jī)制 — 聲子散射(2)載流子的散射二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)被電離的雜質(zhì)作為正電中心或負(fù)電中心，可以改變載流子原有運(yùn)動(dòng)速度的方向和大小，被稱為電離雜質(zhì)散射。雜質(zhì)光電導(dǎo)效應(yīng)指光照射半導(dǎo)體時(shí)，當(dāng)光的能量達(dá)到一定值后，禁帶中雜質(zhì)能級(jí)上的電子接收光子能量后，躍遷到導(dǎo)帶而參與導(dǎo)電 (或是價(jià)帶電子躍遷到受主能級(jí)上產(chǎn)生空穴參與導(dǎo)電 )，使電導(dǎo)率增加。二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)有效質(zhì)量一定時(shí)，影響遷移率的主要因素是弛豫時(shí)間左式對(duì)于電子載流子和空穴載流子都是適用的載流子的遷移率二、半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)載流子的遷移率對(duì)于簡(jiǎn)單能帶，可將晶格振動(dòng)散射 ?L與溫度 T的關(guān)系表示為 ?L=aLT3/2 其中 aL為與載流子有效質(zhì)量有關(guān)的系數(shù)。三、非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 對(duì)于非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，在一定溫度下載流子濃度是一定的，這種處于熱平衡狀態(tài)下的載流子濃度稱為平衡載流子濃度。 材料中重金屬 雜質(zhì)、晶體缺陷的存在、表面的性質(zhì)都直接影響壽命的長(zhǎng)短 。能促使這種間接復(fù)合的局域中心稱為復(fù)合中心，雜質(zhì)和缺陷就成為復(fù)合中心。載流子擴(kuò)散系數(shù) D與遷移率 ?遵從愛因斯坦關(guān)系：而 Lh、 Ln也是半導(dǎo)體的一個(gè)重要參數(shù)，是有關(guān)器件設(shè)計(jì)、提高性能必須考慮的因素。緩變結(jié)的雜質(zhì)分布是通過(guò)結(jié)面緩慢地變化。四、半導(dǎo)體的界面特性ppn結(jié)伏安特性指通過(guò) pn結(jié)的電流與外加電壓 (偏壓 )的關(guān)系：p正向偏壓下，電流隨偏壓指數(shù)上升，可達(dá)幾十安／厘米 2~幾千安／厘米 2 ，反向偏壓下，電流很小，且很快趨向飽和，即反向飽和電流僅幾微安／厘米 2 ；當(dāng)反向偏壓升到某電壓值時(shí)，反向電流急劇增大，稱為擊穿，其電壓為擊穿電壓 V擊穿 。216。金屬 半導(dǎo)體界面 金屬 半導(dǎo)體界面四、半導(dǎo)體的界面特性u(píng)若兩種品格結(jié)構(gòu)相同，晶格常數(shù)相近，但帶隙寬度不同的半導(dǎo)體材料長(zhǎng)在一起形成結(jié)，則稱為異質(zhì)結(jié)。 MIS結(jié)構(gòu)四、半導(dǎo)體的界面特性設(shè) P型半導(dǎo)體襯底接地，金屬板 (柵極 )施加電壓 VG將產(chǎn)生垂直半導(dǎo)體表面的電場(chǎng)，從 4種柵壓 VG下的 MIS能帶圖，其中 E0為真空能級(jí)， ?0和 ?3分別為絕緣體導(dǎo)帶底和半導(dǎo)體導(dǎo)帶底對(duì)真空能級(jí)的差，稱為絕緣體和半導(dǎo)體的電子親和能。機(jī)理： 加磁場(chǎng)后，半導(dǎo)體內(nèi)運(yùn)動(dòng)的載流子會(huì)受到洛倫茲力的作用，而改變路程的方向，因而延長(zhǎng)了電流經(jīng)過(guò)的路程，引起電阻增加。利用磁阻效應(yīng)制作的半導(dǎo)體磁敏電阻，已得到廣泛應(yīng)用。 MIS結(jié)構(gòu)四、半導(dǎo)體的界面特性 MIS結(jié)構(gòu)實(shí)際 MIS結(jié)構(gòu)與理想情況結(jié)果不同，人們利用這一差別進(jìn)行比較，確定絕緣層電荷量、界面態(tài)等性質(zhì)，還可根據(jù)瞬態(tài) CV特性來(lái)確定半導(dǎo)體表面層中少數(shù)載流子壽命。由于異質(zhì)結(jié)的實(shí)現(xiàn)，為制作集成電路提供了能起良好絕緣作用的襯底，對(duì)集成電路的發(fā)展有重大意義；u可以通過(guò)改變異質(zhì)結(jié)的組分，在一定范圍內(nèi)，人為地連續(xù)可調(diào)異質(zhì)結(jié)的晶格常數(shù)、帶隙寬度等參數(shù)，則擴(kuò)大了材料的應(yīng)用范圍。n最重要的兩種類型接觸 。p單向?qū)щ姷臋C(jī)理：由于結(jié)區(qū)中載流子濃度很低，是高阻區(qū)，如果加上正向偏壓 V，我們可以認(rèn)為其全降落在結(jié)區(qū)， V使 p區(qū)電勢(shì)升高，則勢(shì)壘降低，電子不斷從 n區(qū)向 p區(qū)擴(kuò)散，空穴也不斷從 p區(qū)向 n區(qū)擴(kuò)散，由于是多子運(yùn)動(dòng)，所以隨外加電壓的增加，擴(kuò)散電流顯著增加；反之施加反向偏壓－ V時(shí)，外加電場(chǎng)與自建電場(chǎng)一致，使勢(shì)壘升高，漂移運(yùn)動(dòng)成了主要方面，由于是少子運(yùn)動(dòng)，所以反向電流很小，且不隨反向電場(chǎng)的增大有很大增加。216。如果在同一塊半導(dǎo)體材料中，一邊是 p型區(qū)，另一邊是 n型區(qū)，在相互接觸的界面附近將形成一個(gè)結(jié)叫 pn結(jié)。實(shí)際在材料表面也存在復(fù)合過(guò)程，在材料表面常常存在各種復(fù)合中心，所以表面復(fù)合的本質(zhì)也是間接復(fù)合。 因此不同的器件對(duì)非平衡載流子壽命值也有不同的要求，如對(duì)高頻器件，要求壽命要小，而對(duì)探測(cè)器要求壽命要大。通常用光注入或電注入方法產(chǎn)生非平衡載流子。當(dāng)溫度升高時(shí) ,電離雜質(zhì)散射減弱，遷移率 ?I升高。對(duì)本征光電導(dǎo)附加光電導(dǎo)率為：其中 ?n 、 ?p分別為光生電子、空穴數(shù)； ?n、 ?p分別為電子、空穴遷移率。 晶體中摻入雜質(zhì)越多，載流子與電離雜質(zhì)相遇而被散射的機(jī)會(huì)也越多，即隨摻雜濃度增加，散射也增加。主要是多子參與導(dǎo)電，上式可以簡(jiǎn)化為遷移率是與電子、空穴所受的散射作用有關(guān)的一個(gè)量，散射越強(qiáng)，載流于平均自由運(yùn)動(dòng)時(shí)間 ?就越短，遷移率就越??；相反，遷移率就越大。 對(duì) p型：主要以空穴電導(dǎo)率為主；216。(3)雜質(zhì)半導(dǎo)體的熱平衡載流子分布半導(dǎo)體中的載流子分布v 對(duì)于 P型半導(dǎo)體，價(jià)帶上的空穴載流子濃度是由 本征躍遷和受主電離 兩者的貢獻(xiàn)。 雜質(zhì)半導(dǎo)體：由雜質(zhì)濃度和溫度共同決定；雜質(zhì)電離本征激發(fā)二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)(2)載流子的散射電導(dǎo)率的主要影響因素受到各種散射作用的弛豫時(shí)間：二 .半導(dǎo)體中的電學(xué)性質(zhì)有效質(zhì)量一定時(shí)，影響遷移率的主要