半導(dǎo)體材料ppt課件-wenkub.com
2025-01-11 10:05 本頁面
【正文】 ? 量子點：電子在三個方向， X、 Y、 Z三個方向上都不能進(jìn)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。 ? 三維體材料：電子在其中可以自由運動而不受限制的材料。 Si： Eg= eV ? 第二代半導(dǎo)體材料，化合物半導(dǎo)體材料，以 GaAs， InP等材料為代表 。計算機(jī)的轉(zhuǎn)換開關(guān)由酶來充當(dāng)，而程序則在酶合成系統(tǒng)本身和蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)中極其明顯地表示出來。 ? 4. 量子效應(yīng)的問題 如果硅的尺寸達(dá)到幾個納米時，那么量子效應(yīng)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。 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。 ? 摩爾定律并非數(shù)學(xué)、物理定律，而是對發(fā)展趨勢的一種分析預(yù)測。 ? 小規(guī)模集成電路：集成度小于 100個元件； ? 中規(guī)模集成電路 MSI：集成度在 100~1000個元件之間； ? 大規(guī)模集成電路 LSI：集成度在 1000個元件以上； ? 超大規(guī)模集成電路 VLSI：集成度達(dá)十萬個元件以上； ? 特大規(guī)模集成電路 ULSI：集成度達(dá)到一千萬個原件以上。 ? 所謂集成電路指的是把二極管、三極管（晶體管）以及電阻、電容都制做在同一個硅芯片上，使一個片子所完成的不再是一個晶體管的放大或開關(guān)效應(yīng)，而是具有一個電路的功能。 ? 它克服了 “ 點接觸晶體管 ” 的不穩(wěn)定性，而且噪聲低、功率大。 ? 這種晶體管存在著不穩(wěn)定、噪聲大、頻率低、放大率小、制作困難等缺點。 第一個晶體管 ? 1947年，巴丁和布拉頓制備出了第一個點接觸晶體管。 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(jīng)辦的科學(xué)實驗室之一，歷年來發(fā)明了有聲電影（ 1926年）、電動計算機(jī)（ 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(xué)家獲諾貝爾物理學(xué)獎。 ? 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(dāng)燈絲加熱時，電子就會游離而出，散布在真空玻璃瓶里。 雜質(zhì)的摻雜 ? 1. 先生長出純凈的半導(dǎo)體材料，再按照需要外加的摻入不同的雜質(zhì)； ? 2. 一邊生長半導(dǎo)體材料的同時，一邊加入所需要的雜質(zhì)。 ? 3. 一些半導(dǎo)體材料目前只能用外延生長來制備，如 GaN。 半導(dǎo)體外延生長技術(shù) ? 在單晶襯底上生長單晶薄膜稱為外延生長。 區(qū)熔法示意圖 3）半導(dǎo)體單晶生長技術(shù) ? 為了消除多晶材料中各小晶體之間的晶粒間界對半導(dǎo)體材料特性參量的巨大影響，半導(dǎo)體器件的基體材料一般采用單晶體。 ? 電解：利用金屬活動順序的不同，陽離子在陰極析出； ? 精餾：利用回流使液體混合物得到高純度分離的方法（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。 1）雜質(zhì)的概念 ? 雜質(zhì)包括物理雜質(zhì)和化學(xué)雜質(zhì)； ? 物理雜質(zhì)－－晶體缺陷，包括位錯和空位等； ? 化學(xué)雜質(zhì)－－是指基體以外的原子以代位或填隙等形式摻入； ? 現(xiàn)在，半導(dǎo)體材料的純度達(dá)到并超過了%，常稱為 “ 九個 9”。 原子能級分裂為能帶 原子能級 能帶 允帶 禁帶 允帶 允帶 禁帶 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) Eg 6 eV Eg 絕緣體 半導(dǎo)體 價帶 導(dǎo)帶 導(dǎo)體 半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理 ? 1932年，威爾遜提出了雜質(zhì)（及缺陷）能級的概念，這是認(rèn)識摻雜半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)理的重大突破。 ? 1931年，威爾遜在能帶理論的基礎(chǔ)上，提出半導(dǎo)體的物理模型。 E n h v?（ n=1,2,3….. ） 輻射能量和溫度的關(guān)系 愛因斯坦的光子量子說 ? 1905年，愛因斯坦發(fā)展了普朗克的量子說，提出光在空間的傳播也像粒子一樣，稱為光子或者光量子。 ? 為了從理論上總結(jié)熱輻射規(guī)律， 19世紀(jì)物理學(xué)家導(dǎo)出了熱輻射物體的能量按發(fā)光波長分布的兩個公式：維恩公式和瑞利 金斯公式。 ? 利用 “ 霍爾效應(yīng) ” 可以測量半導(dǎo)體材料的載流子濃度、遷移率、電阻率、霍
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