半導體材料ppt課件(編輯修改稿)
2025-02-10 10:05 本頁面
【文章內容簡介】 度分離的方法（蒸餾的一種）； （ ）物理提純 ? 物理提純的方法有真空蒸發(fā)、區(qū)域精制、拉晶提純等，使用最多的是區(qū)域精制。 ? 區(qū)域熔煉技術 ,即將半導體材料鑄成錠條 ,從錠條的一端開始形成一定長度的熔化區(qū)域。利用雜質在凝固過程中的分凝現(xiàn)象，當此熔區(qū)從一端至另一端重復移動多次后，雜質富集于錠條的兩端。去掉兩端的材料，剩下的即為具有較高純度的材料。 區(qū)熔法示意圖 3）半導體單晶生長技術 ? 為了消除多晶材料中各小晶體之間的晶粒間界對半導體材料特性參量的巨大影響，半導體器件的基體材料一般采用單晶體。 ? 單晶制備一般可分大體積單晶 (即體單晶 )制備和薄膜單晶的制備。 ）半導體體單晶生長技術 ? 1950年，蒂爾（ . Teal）用直拉法制備出了 Ge單晶。 ? 單晶基本上是由熔體生長法制成 不同的體單晶生長技術 ? 直拉技術－－應用最廣， 80%的 硅單晶、大部分鍺單晶 ? 懸浮區(qū)熔法 －－ 生長高純硅單晶 ? 水平 區(qū)熔法 －－ 生產鍺單晶 ? 垂直定向結晶法－－生長碲化鎘、砷化鎵 ? 國際上的產品主要是 12英寸以上的單晶硅，最大尺寸達 24英寸。 半導體外延生長技術 ? 在單晶襯底上生長單晶薄膜稱為外延生長。 ? 如果襯底材料和外延層是同一種材料，稱為同質外延 ? 如果襯底材料和外延層不是同一種材料，稱為異質外延 外延生長的優(yōu)點 ? 1. 外延生長中，外延層中的雜質濃度可以方便地通過控制反應氣流中的雜質含量加以調節(jié)，而不依賴于襯底中的雜質種類與摻雜水平。單晶生長不需要進行雜質摻雜。 ? 2. 外延生長可以選擇性的進行生長，不同材料的外延生長，不同成分的外延生長，這對于器件的制備尤為重要。 ? 3. 一些半導體材料目前只能用外延生長來制備，如 GaN。 多層膜外延生長 外延生長的技術 ? 外延生長的技術有汽相、液相、分子束外延等。 ? 采用從汽相中生長單晶原理的稱汽相外延； ? 采用從溶液中再結晶原理的外延生長方法稱液相外延。 （ 4）雜質的摻雜 ? 半導體材料特性參數(shù)的大小與存在于材料中的雜質原子和晶體缺陷有很大關系： ? 一方面，電阻率 、載流子遷移率和非平衡載流子壽命等一般隨雜質的增加而減小，希望盡可能的提高半導體材料的純度； ? 另一方面，半導體材料的各種半導體性質又離不開各種雜質原子的作用。 雜質的摻雜 ? 1. 先生長出純凈的半導體材料，再按照需要外加的摻入不同的雜質； ? 2. 一邊生長半導體材料的同時，一邊加入所需要的雜質。 晶體管的發(fā)明背景 ? 理論背景： 能帶論、導電機理模型和擴散理論這三個相互關聯(lián)逐步發(fā)展起來的半導體理論模型，便大體上構成了確立晶體管這一技術發(fā)明目標的理論背景。 ? 材料背景： 半導體材料工藝的進一步完善，制備出了高純度的半導體材料，為晶體管提供了高純的半導體材料。 真空管 ? “真空管 ” 代表玻璃瓶內部抽真空，以利于游離電子的流動，也可有效降低燈絲的氧化損耗。 ? 真空管擁有三個最基本的極，第一是 “ 陰極 ” ，它是釋放出電子流的地方，當燈絲加熱時，電子就會游離而出，散布在真空玻璃瓶里。 ? 第二個極是 “ 屏極 ” ，基本是真空管最外圍的金屬板，屏極連接正電壓，負責吸引從陰極散發(fā)出來的電子，作為電子游離旅行的終點。 ? 第三個極為 “ 柵極 ” ，電子流必須通過柵極而到屏極，在柵極之間通電壓，可以控制電子的流量，具有流通與阻擋的功能。 真空管的缺點 ? 脆 ? 易碎 ? 體積龐大 ? 不可靠 ? 耗電量大 ? 效率低 ? 運作時釋出大量熱能 ? 。 貝爾實驗室 ? 貝爾實驗室創(chuàng)建于 1925年，它隸屬于美國電話電報公司（ AT＆ T），是世界最大的由企業(yè)經辦的科學實驗室之一，歷年來發(fā)明了有聲電影（ 1926年）、電動計算機（ 1937年）、晶體管（ 1947年）、激光器（ 1960年），以及發(fā)現(xiàn)電子衍射（ 1927年）和宇宙微波背景輻射（ 1965年）等，先后有多位科學家獲諾貝爾物理學獎。 ? 1946年 1月，貝爾實驗室正式成立了固體物理研究組，其宗旨就是要對固體物理學進行深入探討，從而指導半導體器件的研制。 ? 如果沒有貝爾實驗室有遠見的集體攻關，晶體管發(fā)明的歷史也許會是另一個樣子，信息時代的到來也許要推遲若干年。 主要成員 ? 組長是半導體物理學理論家肖克利（ B. Shockley） ? 實驗物理學家布拉坦（ W.
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