半導體材料ppt課件-資料下載頁
2025-01-14 10:05本頁面
【正文】 2022) Pentium D (2022) 酷睿 ? 2 雙核 (2022) 酷睿 2 四核 (2022) 摩爾定律的適用性 ? 晶體管的數(shù)目，微處理器的性能，價格等方面都和摩爾定律符合得很好。 ? 摩爾定律并非數(shù)學、物理定律，而是對發(fā)展趨勢的一種分析預測。 ? 摩爾定律實際上是關于人類信念的定律，當人們相信某件事情一定能做到時，就會努力去實現(xiàn)它。 ? 多種版本的 “ 摩爾定律 ” ：摩爾第二定律（成本），新摩爾定律（上網(wǎng)用戶） 特征尺寸 ? 技術上一般將晶體管的半節(jié)距作為集成電路每個技術節(jié)點的檢驗標志，稱為加工特征尺寸。 ? 晶體管尺寸縮小是集成電路集成度增加、性能提高的主要方法，但是晶體管的尺寸縮小必將有一個極限。 年代 特征尺寸 2022 130 nm 2022 90 nm 2022 65 nm 2022 45 nm 2022 32 nm 2022 22 nm 2022 10 nm 摩爾定律的極限 ? 1. 功耗的問題 存儲器工作靠的是成千上萬的電子充放電實現(xiàn)記憶的。當芯片集成度越來越高，耗電量也會越來越大，如何解決散熱的問題？ ? 2. 摻雜原子均勻性的問題 一個平方厘米有一億到十億個器件，摻雜原子只有幾十個，怎么保證在每一個器件的雜質原子的分布是一模一樣呢？是硅微電子技術發(fā)展遇到的又一個難題。 ? 3. SiO2層量子遂穿漏電的問題 CMOS器件的柵極和溝道中間有一層絕緣介質SiO2，隨著器件尺寸的減小， SiO2的厚度也在減小，當減小到幾個納米的時候，即使你加一個很小的電壓，它就有可能被擊穿或漏電，這個時候溝道電流就難以控制了。量子隧穿漏電是硅微電子技術所遇到的另一個問題。 ? 4. 量子效應的問題 如果硅的尺寸達到幾個納米時，那么量子效應就不能忽略了，現(xiàn)有的集成電路的工作原理就可能不適用了。 新的思路 ? 1. 量子計算機 量子計算機是基于量子效應基礎上開發(fā)的，它利用一種鏈狀分子聚合物的特性來表示開與關的狀態(tài)，利用激光脈沖來改變分子的狀態(tài)，使信息沿著聚合物移動，從而進行運算。 ? 2. 光子計算機 光子計算機即全光數(shù)字計算機，以光子代替電子，光互連代替導線互連，光硬件代替計算機中的電子硬件，光運算代替電運算。 ? 3. 生物計算機 生物計算機的運算過程就是蛋白質分子與周圍物理化學介質的相互作用過程。計算機的轉換開關由酶來充當，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質的結構中極其明顯地表示出來。 ? 4. 納米計算機 納米技術研制的計算機內存芯片，其體積不過數(shù)百個原子大小。納米計算機不僅幾乎不需要耗費任何能源，而且其性能要比今天的計算機強大許多倍。 半導體材料的發(fā)展趨勢 ? 禁帶寬度的變化趨勢 ? 維度的變化趨勢 發(fā)展趨勢之一 ? 第一代半導體材料，元素半導體材料，以 Si和 Ge為代表 。 Si： Eg= eV ? 第二代半導體材料，化合物半導體材料，以 GaAs， InP等材料為代表 。 GaAs： Eg= ? 第三代半導體材料，化合物半導體材料，以 GaN， SiC，ZnO等材料為代表 。 GaN: Eg= eV 發(fā)展趨勢之二 ? 半導體材料另一發(fā)展趨勢是：由三維體材料向薄膜、兩維超晶格量子阱、一維量子線和零維量子點材料方向發(fā)展。 ? 維度是一個空間的概念，長、高和寬是三個空間的維度。 ? 三維體材料：電子在其中可以自由運動而不受限制的材料。 ? 二維超晶格、量子阱材料：電子在 X、 Y平面里可以自由運動，在 Z方向，由于它很薄，電子運動受到了限制。 ? 一維量子線：電子只能在長度的方向上可以自由的運動，在另兩個方向 X和 Y都不能自由運動。它的能量在 X和 Y兩個方向上都是量子化的。 ? 量子點：電子在三個方向， X、 Y、 Z三個方向上都不能進行自由運動，即三個維度上的尺寸都比電子的平均自由程相比或更小，這時電子像被困在一個籠子中，它的運動在三個方向都被受限。 電子態(tài)密度與維度 半導體材料的分類 ? 1. 禁帶寬度的不同，又可分為： 窄帶隙半導體材料： Si， Ge 寬帶隙半導體材料： GaN， ZnO， SiC， AlN ? 2. 化學組分和結構的不同，又可分為： 元素半導體、化合物半導體、固溶體半導體、非晶半導體、微結構半導體、有機半導體和稀磁半導體等 ? 3. 使用功能的不同，可分為： 電子材料、光電材料、傳感材料、熱電致冷材料等
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