1．什么是导体、绝缘体、半导体？
容易导电的物质叫导体，如：金属、石墨、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液等都是导体。
不容易导电的物质叫做绝缘体，如：橡胶、塑料、玻璃、云母、陶瓷、纯水、油、空气等都是绝缘体。
所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。如：硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。半导体大体上可以分为两类，即本征半导体和杂质半导体。本征半导体是指纯净的半导体，这里的纯净包括两个意思，一是指半导体材料中只含有一种元素的原子；二是指原子与原子之间的排列是有一定规律的。本征半导体的特点是导电能力极弱，且随温度变化导电能力有显著变化。杂质半导体是指人为地在本征半导体中掺入微量其他元素（称杂质）所形成的半导体。杂质半导体有两类：N型半导体和P型半导体。
2．半导体材料的特征有哪些？
（1）导电能力介于导体和绝缘体之间。
（2）当其纯度较高时，电导率的温度系数为正值，随温度升高电导率增大；金属导体则相反，电导率的温度系数为负值。
（3）有两种载流子参加导电，具有两种导电类型：一种是电子，另一种是空穴。同一种半导体材料，既可形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。
（4）晶体的各向异性。
3．简述N型半导体。
常温下半导体的导电性能主要由杂质来决定。当半导体中掺有施主杂质时，主要靠施主提供电子导电，这种依靠电子导电的半导体叫做N型半导体。
例如：硅中掺有Ⅴ族元素杂质磷（P）、砷（As）、锑（Sb）、铋（Bi）时，称为N型半导体。
4．简述P型半导体。
当半导体中掺有受主杂质时，主要靠受主提供空穴导电，这种依靠空穴导电的半导体叫做P型半导体。
例如：硅中掺有Ⅲ族元素杂质硼（B）、铝（Al）、镓（Ga）、铟（In）时，称为P型半导体。
5．什么是半绝缘半导体材料？
定义电阻率大于107Ω*cm的半导体材料称为半绝缘半导体材料。
如：掺Cr的砷化镓，非掺杂的砷化镓为半绝缘砷化镓材料。
掺Fe的磷化铟，非掺杂的磷化铟经退火为半绝缘磷化铟材料。
6．什么是单晶、多晶？
单晶是原子或离子沿着三个不同的方向按一定的周期有规则地排列，并沿一致的晶体学取向所堆垛起来的远程有序的晶体。
多晶则是有多个单晶晶粒组成的晶体，在其晶界处的颗粒间的晶体学取向彼此不同，其周期性与规则性也在此处受到破坏。
7．常用半导体材料的晶体生长方向有几种？
我们实际使用单晶材料都是按一定的方向生长的，因此单晶表现出各向异性。单晶生长的这种方向直接来自晶格结构，常用半导体材料的晶体生长方向是<111>和<100>。
规定用<111>和<100>表示晶向，用（111）和（100）表示晶面。
8．什么是电导率和电阻率？
所有材料的电导率（σ）可用下式表达：
σ=neμ
其中n为载流子浓度，单位为cm-3；e为电子的电荷，单位为C（库仑）；μ为载流子的迁移率，单位为cm2/V*s；电导率单位为S/cm（S为西门子）。
电阻率ρ=1/σ，单位为Ω*cm
9．PN结是如何形成的？它具有什么特性？
如果用工艺的方法，把一边是N型半导体另一边是P型半导体结合在一起，这时N型半导体中的多数载流子电子就要向P型半导体一边渗透扩散。结果是N型区域中邻近P型区一边的薄层A中有一部分电子扩散到P型区域中去了，如图2-6所示（图略）。薄层A中因失去了这一部分电子而带有正电。同样，P型区域中邻近N型区域一边的薄层B中有一部分空穴扩散到N型区域一边去了，如图2-7所示（图略）。结果使薄层B带有负电。这样就在N型和P型两种不同类型半导体的交界面两侧形成了带电薄层A和B（其中A带正电，B带负电）。A、B间便产生了一个电场，这个带电的薄层A和B，叫做PN结，又叫做阻挡层。
当P型区域接到电池的正极，N型区域接到电池的负极时，漂移和扩散的动态平衡被破坏，在PN 结中流过的电流很大（这种接法称为正向连接）。这时，电池在PN结中所产生的电场的方向恰好与PN 结原来存在的电场方向相反，而且外加电场比PN结电场强，这两个电场叠加后电场是由P型区域指向N型区域的。因此，PN结中原先存在的电场被削弱了，阻挡层的厚度减小了，所以正向电流将随着外加正向电压的增加而迅速地上升。
当P型区域接到电池的负极，N型区域接到电池的正极时，在PN结中流过的电流很小（这种接法称为反向连接）。这是由于外加电压在PN结中所产生的电场方向是由N型区指向P型区，也即与原先在PN结中存在的电场方向是一致的。这两个电场叠加的结果，加强了电场阻止多数载流子的扩散运动，此时，阻挡层的厚度比原来增大，原来漂移和扩散的动态平衡也被破坏了，漂移电流大于扩散电流，正是这个电流造成反向漏电流。PN结的这种性质叫做单向导电性。
10．何谓PN结的击穿特性？
对PN结施加的反向偏压增大到某一数值时，反向电流突然开始迅速增大，这种现象称为PN结击穿。发生击穿时的反向偏压称为击穿电压，以V B表示。击穿现象中，电流增大基本原因不是由于迁移率的增大，而是由于载流子数目的增加。到目前为止，基本上有三种击穿机构：热电击穿、雪崩击穿和隧道击穿。从击穿的后果来看，可以分为物理上可恢复的和不可恢复的击穿两类。热电击穿属于后一类情况，它将造成PN结的永久性损坏，在器件应用时应尽量避免发生此类击穿。雪崩击穿和隧道击穿属于可恢复性的，即撤掉电压后，在PN结内没有物理损伤。
11．试述什么是光电二极管。
当光照到PN结上时，光能被吸收进入晶格，使电子的能级提高，这就导致某些电子脱离它们的原子，因此产生了自由电子与空穴。在光电导光电二极管中，在PN结上加一反向电压，由光能在结构附近产生了电子与空穴，它们被电场吸引从相反的方向穿过结形成电流，电流从负载电阻流出产生了输出信号。光的强度越高，产生的空穴与自由电子就越多，电流也就越大。没有光时，电流只有PN结的小的反向漏电流，这种电流称为暗电流。
12．何谓欧姆接触？
金属与半导体间没有整流作用的接触称为欧姆接触。实际上的欧姆接触几乎都是采用金属-N+N半导体或金属-P+P半导体的形式制成的。在这种接触中，金属与重掺杂的半导体区接触，接触界面附近存在大量的复合中心，而且电流通过接触时的压降也往往小到可以不计。
制造欧姆接触的方法有两种。如果金属本身是半导体的施主或受主元素，而且在半导体中有高的固溶度，就用合金法直接在半导体中形成金属-N+或金属-P+区。如果金属本身不是施主或受主元素，可在
金属中掺入施主或受主元素，用合金法形成欧姆接触。另一种方法是在半导体中先扩散形成重掺杂区，然后使金属与半导体接触，形成欧姆接触。
13．迁移率表示什么？
迁移率是反映半导体中载流子导电能力的重要因素。掺杂半导体的电导率一方面取决于掺杂的浓度，另一方面取决于迁移率的大小。同样的掺杂浓度，载流子的迁移率越大，材料的电导率就越高。迁移率大小不仅关系着导电能力的强弱，而且直接决定载流子运动的快慢。它对半导体器件工作速度有直接的影响。不同的材料，电子和空穴的迁移率是不同的。载流子的迁移率是随温度而变化的。这对器件的使用性能有直接的影响。载流子的迁移率受晶体散射和电离杂质散射的影响。载流子的迁移率与晶体质量有关，晶体完整性好，载流子的迁移率高。
14．什么是方块电阻？
我们知道一个均匀导体的电阻R正比于导体的长度L，反比于导体的截面积S。如果这个导体是一个宽为W、厚度为d的薄层，则
R=ρL/dW=（ρ/d）（L/W）
可以看出，这样一个薄层的电阻与（L/W）成正比，比例系数为（ρ/d）。这个比例系数就叫做方块电阻，用R□表示：
R□=ρ/d
R= R□（L/W）
R□的单位为欧姆，通常用符号Ω/□表示。从上式可以看出，当L=W时有R= R□，这时R□表示一个正方形薄层的电阻，它与正方形边长的大小无关，这就是取名方块电阻的原因。
15．什么是晶体缺陷？
晶体内的原子是按一定的原则周期性地排列着的。如果在晶体中的一些区域，这种排列遭到破坏，我们称这种破坏为晶体缺陷。晶体缺陷对半导体材料的使用性影响很大，在大多数情况下，它使器件性能劣化直至失效。因此在材料的制备过程中都要尽量排除缺陷或降低其密度。晶体缺陷的控制是材料制备的重要技术之一。
晶体缺陷的分类：
（1）点缺陷，如空位、间隙原子、反位缺陷、替位缺陷和由它们构成的复合体。
（2）线缺陷，呈线状排列，如位错就是这种缺陷。
（3）面缺陷，呈面状，如晶界、堆垛层错、相界等。
（4）体缺陷，如空洞、夹杂物、杂质沉淀物等。
（5）微缺陷，几何尺寸在微米级或更小，如点缺陷聚集物、微沉淀物等。
16．什么是错位？
当一种固体材料受到外力时就会发生形变，如果外力消失后，形变也随着消失，这种形变称为弹性形变；如果外力消失后，形变不消失。则称为范性形变。位错就是由范性形变造成的，它可以使晶体内的一原子或离子脱离规则的周期排列而位移一段距离，位移区与非位移区交界处必有原子的错位，这样产生线缺陷称为位错。
17．什么是层错？
简单的说，层错是在密排晶面上缺少或多余一层原子而构成的缺陷，层错是一种“面缺陷”。层错也是硅晶体中常见的一种缺陷，层错对器件制备工艺以及成品性能都可以发生较大的影响。生产中最熟悉的是硅外延片中的层错。在硅外延生长时，如果不采取特殊的措施，生长出的外延层中将含有大量的层错，以致严重的破坏了晶体的完整性。通过研究发现，外延片中的层错主要起源于生长外延层的衬底晶体的表面。根据这个原因，不仅找到了克服层错大量产生的途径，而且发现利用层错测量外延层的厚度的方法。
18．材料的常用表征参数有哪些？
电学参数、化学纯度、晶体学参数、几何尺寸。
电学参数包括电阻率、导电类型、载流子浓度、迁移率、少数载流子寿命、电阻率均匀性等。
化学纯度是指材料的本底纯度。
晶体学参数有晶向、位错密度。
几何尺寸包括直径、晶片的厚度、弯曲度、翘曲度、平行度和抛光片的平坦度等。
28．为什么说洁净技术是半导体芯片制造过程中的一项重要技术？
半导体芯片制造，尤其是随着高度集成复杂电路和微波器件的发展，要求获得细线条、高精度、大面积的图形，各种形式的污染都将严重影响半导体芯片成品率和可靠性。生产中的污染，除了由于化学药剂不纯、气体纯化不良、去离子质量不佳引入之外，环境中的尘埃、杂质及有害气体、工作人员、设备、工具、日用杂品等引入的尘埃、毛发、皮屑、油脂、手汗、烟雾等都是重要污染来源。例如，PN 结表面污染上尘埃、皮屑、油脂等将引起反向漏电或表面沟道，手汗引起的Na离子沾污将会使MOS
器件阈值电压漂移，甚至导致晶体管电流放大系数不稳定，空气中尘埃的沾污将引起器件性能下降，以致失效；光刻涂胶后尘埃的沾污将使二氧化硅层形成针孔或小岛；大颗粒尘埃附着在光刻胶表面，会使掩膜版与芯片间距不一致，使光刻图形模糊；高温扩散过程中，附着在硅片上的尘埃将引起局部掺杂和快速扩散，使结特性变坏。所以洁净技术是半导体芯片制造过程中的一项重要技术。
29．半导体芯片制造对厂房洁净度有什么要求？
空气中的一个小尘埃将影响整个芯片的完整性、成品率，并影响其电学性能和可靠性，所以半导体芯片制造工艺需在超净厂房内进行。1977年5月，原四机部颁布的《电子工业洁净度等级试行规定》如下：
电子工业洁净度等级试行规定
按器件产品种类和要求所采用的洁净标准
30．洁净区工作人员应注意些什么？
因人员走动会产生大量微粒，即使静坐也能有很多微粒产生。以下两个表格列出了操作人员的衣着及行动对环境的影响。
操作人员（不同的工作服）不同行动发尘量参考量
注：白衣型防尘服是指一般的尼龙工作服，全套型是指从头到脚（除脸部外）全套起来的尼龙工作服。
操作人员对环境的影响
从以上两表所列数据，可清楚地看到操作人员的衣着和行动对环境洁净度的影响，所以洁净区要限制人数，而且洁净区工作人员应注意以下事项。
（1）进入洁净区要先穿戴好专用净化工作服、鞋、帽。
（2）进入洁净区前先在风淋室风淋30秒，然后才能入内。
（3）每周洗工作服，洗澡、理发、剪指甲，不用化妆品。
（4）与工作无关的纸张、书报等杂物不得带入。
（5）严禁在净化区做会造成粉末的活，工作中少走动。
（6）进入净化区的设备、试剂、气瓶等所有物品都要经严格清洁处理后才可进入。
（7）每天上班先清扫、擦洗设备，下班前清理好工作现场。
（8）定期检测洁净度，超标要停工整顿。
31．半导体芯片制造工艺对水质有什么要求？
半导体芯片制造工艺对水质的要求极为严格，纯水质量对半导体芯片的性能、质量、成品率有极大的影响。随着高度集成复杂电路和微波器件的发展，对纯水质量的要求也不断提高。
超纯水水质指标的变化
32. 半导体芯片制造工艺对气体有什么要求？
半导体芯片制造工艺中经常使用氧、氩、氢、氮等气体，由于这些气体的微粒杂质和水汽对半导体芯片的性能、质量、成品率有极大的影响，因此对这些气体的纯度要求较高。下表列出了对这些气体的具体要求。
半导体工艺中所需的气体及纯度要求
大规模集成电路对气体纯度的要求
33．简述硅片表面污染的来源。
硅片表面污染的来源主要有以下几方面：
（1）有机物沾污：包括切、磨、抛工艺中的润滑油脂；石蜡、松香等粘合剂；手指分泌的油脂及光刻胶、有机溶剂的残留物等。
（2）金属离子、氧化物及其他无机物质：包括腐蚀液中重金属杂质离子的残留；各种磨料中的氧化物或金属离子；使用的容器、镊子、水中金属离子的沾污；各种气体、人体汗液等引入的杂质离子。
（3）其他可溶性杂质。
33．简述硅片表面污染的来源。
硅片表面污染的来源主要有以下几方面：
（1）有机物沾污：包括切、磨、抛工艺中的润滑油脂；石蜡、松香等粘合剂；手指分泌的油脂及光刻胶、有机溶剂的残留物等。
（2）金属离子、氧化物及其他无机物质：包括腐蚀液中重金属杂质离子的残留；各种磨料中的氧化物或金属离子；使用的容器、镊子、水中金属离子的沾污；各种气体、人体汗液等引入的杂质离子。
（3）其他可溶性杂质。
34．简述化学清洗的去污原理。
（1）有机溶剂的去污作用：硅片上的有机杂质（油脂、蜡等）通常是用甲苯、丙酮、乙醇等有机溶剂来溶除的。这可由“结构相似的物质互溶”的规则解释。例如油脂和蜡易溶于甲苯、丙酮，而很难溶于水，这是因为有机溶剂和甲苯等分子结构中都含碳氢基团而与水分子在结构上差异很大的缘故。使用有机溶剂清洗时，按一定的顺序进行才能收到良好效果。如按甲苯-丙酮-乙醇的顺序进行，因为甲苯去油能力最强，所以先用甲苯清洗，由于甲苯易溶于丙酮，丙酮有易溶于乙醇，所以这样清洗不仅可不有机杂质完全除去，而且也能依次把留在片子上的甲苯、丙酮洗净，含有羟基的乙醇能与水以任何比例相溶，所以硅片最后才能用水冲洗。
（2）无机酸在清洗中的作用：硅片表面受金属、金属离子、氧化物等物质的沾污须用各种酸来溶解。下面依次介绍盐酸、硫酸、硝酸、氢氟酸在清洗中的作用。
·盐酸：
在清洗中，利用盐酸具有强酸的特点来溶解硅表面的杂质。盐酸能与金属活动表中氢以前的金属、碱性氧化物、氢氧化物或两性氧化物作用，生成金属氧化物。反应生成的金属氧化物一般均能溶于水，所以多种金属杂质都能与盐酸作用生成可溶性盐类，然后在大量高纯水的冲洗下溶除。
盐酸不能直接与铜、银、金等重金属作用。
·硫酸：
在半导体工艺中，硫酸常用于去除光刻胶和配制洗液等。清洗中主要利用其强酸性、氧化性来解脱吸附在硅片表面的金属和无机物。浓硫酸不仅能与金属活动表中氢以前的金属作用，而且在加热条件下还能与金属活动表中氢以后的金属铜、汞、银等金属发生氧化还原反应。生成的硫酸盐一般都溶于水。
硫酸不能与金、二氧化硅反应。
·硝酸：
化学清洗中是利用硝酸的强酸性和强氧化性将吸附在硅片表面的杂质除去。硝酸能与各种碱性氧化物、氢氧化物或两性氧化物作用，生成硝酸盐。浓、稀硝酸均能与铜、银、金等重金属作用，它们被稀硝酸氧化时主要放出一氧化氮，被浓硝酸氧化时主要放出二氧化氮，位于金属活动表中氢以前的较活泼的金属，如镁、锌等可将硝酸还原成一氧化二氮，并能将极稀的硝酸还原成铵盐。硝酸还能与某些非金属反应。与硝酸反应生成的硝酸盐之类的化合物一般都溶于水。
铁、铝、钙、镍等易溶于稀硝酸，但不溶于冷的浓硝酸。
·氢氟酸：
氢氟酸具有弱酸性（比盐酸、硝酸、硫酸弱得多）和很强的腐蚀性，化学清洗中主要利用它能腐蚀二氧化硅这一特点来腐蚀玻璃、石英及硅片表面的二氧化硅。氢氟酸能与二氧化硅作用生成易挥发的四氟化硅气体，四氟化硅能进一步与氢氟酸反应，生成可溶性的络合物六氟硅酸，六氟硅酸可用纯水冲除，由此达到去除二氧化硅的目的。
·王水：
三份浓盐酸和一份浓硝酸相混合而得到的溶液称为王水，它具有极强的氧化性、腐蚀性和酸性，不仅能溶解较活泼的金属和氧化物，而且几乎能溶解所有不活泼的金、铂等金属形成可溶性的络合物而溶于水，以达到清除硅片表面杂质的目的。
王水不能溶解二氧化硅。
（3）洗液的清洗作用：洗液是用饱和的重铬酸钾溶液和过量的浓硫酸混合而成的，混合时就有橙色的三氧化铬（铬酐）晶体析出。三氧化铬是最强的氧化剂之一，含有三氧化铬的洗液能氧化和溶解许多金属、氧化物以及其他无机化合物。热的洗液还能氧化沾在器皿上的有机油类薄层，使之成为能溶的醇、酸类化合物，以便溶除。所以一般玻璃石英器皿和金属用具有这种洗液去污效果较好。
三氧化铬氧化后，其本身被还原为三价铬的化合物，或成为难溶的三氧化二铬而析出，或成为三价铬离子留在溶液中。三价铬离子特征颜色为绿色或绿紫色，所以当洗液由橙红色变为绿色时，即表明已失去氧化能力，应更换新洗液。
（4）Ⅰ号液、Ⅱ号液的清洗作用：Ⅰ号液、Ⅱ号液是以过氧化氢为基础的硅的清洗液。过氧化氢在碱性溶液中被还原成OH-；在酸性溶液中被还原成水，半导体芯片工艺中用的较多，其中一种是碱性的，一种是酸性的。
·Ⅰ号液是碱性过氧化氢清洗液，由高纯水、过氧化氢（30%）、浓氨水（27%）组成，配比是5：1：1-5：2：1（体积比），其清洗作用主要是：
利用氨水的碱性除去能溶于碱的杂质，因为氨水既能提供氨分子，有能提供氢氧根离子，在氨水中存在着下述平衡关系：
NH3+H2O NH4++OH-
利用氧化剂过氧化氢和铬合剂氨将金属杂质氧化为溶于水的络合物。
·Ⅱ号液是酸性过氧化氢清洗液，由高纯水、过氧化氢（30%）、浓盐酸（30%）组成，配比是6：1：1-8：2：1（体积比），其清洗作用主要是：
利用盐酸的强酸性将金属氧化物、氢氧化物、碳酸盐变为金属氯化物。
利用过氧化氢和盐酸（铬合剂）将金属杂质氧化为能溶于水的氯化物或络合物。
35．硅酸盐
硅酸盐是一种廉价的缓冲剂，在清洗液中，它对控制pH值的变化、保证去污效果有一定作用。其代表性的品种是硅酸钠（Na2SiO3），俗称水玻璃或泡火碱。它没有固定的组成部分，水玻璃中氧化钠和氧化硅分子比称为水玻璃的模数。通常其模数为1,2.06,2.20,2.44,3.36等。在清洗液中，大多使用模数为2.4-3.3的水玻璃。
硅酸钠与表面活性剂配合使用是所有助剂中最佳的润湿、乳化和抗絮凝剂。它具有高pH值和导电性能，同时又有良好的缓蚀性能，对钢铁、铝、锌、锡等都有较好的缓蚀作用，尤其对铝合金的缓蚀效果显著。硅酸钠加入液体清洗剂中易产生分层、沉淀现象，使用时直接加入清洗液中为好，一般加入0.2%以上就能使铝在高温下清洗时不受腐蚀。
硅酸钠之所以能起到缓蚀作用，其机理有以下两种说法。
（1）硅酸钠在溶液中以带负电荷的离子或以带负电荷的复杂的胶体粒子形式存在。在腐蚀过程开始的地方聚集起来的带正电荷的铁离子，吸附胶体粒子并与二氧化硅互相作用生成硅酸铁，积聚以后阻滞了阳极过程。
（2）沉积在金属表面上的无定形归凝胶与氢氧化铁组成一层保护膜，起保护作用。
硅酸钠作为缓蚀剂时，是阳极型缓蚀剂，当加入量不足时，不但不能缓蚀，腐蚀速度反而加快。硅酸钠作为缓蚀剂时使用的有效浓度为0.1%-1%。用水玻璃作缓蚀剂时，其模数以2.4为最好。
36．氢氧化钠
氢氧化钠（NaOH），又称苛性钠、烧碱或火碱，白色固体，熔点318.4℃。因为浓碱能腐蚀玻璃，故固体氢氧化钠常用塑料瓶或铁皮桶储存。
固体氢氧化钠具有强烈的吸水性，0℃时它在水中的溶解度为42%。在化学清洗过程中，一般采用5%左右的氢氧化钠水溶液作碱性化学清洗液（有时根据具体需要，使用浓度也常有较大范围的浮动），有时也添加一些碳酸钠或磷酸钠制成溶液。氢氧化钠水溶液作为清洗液主要有两种用途。
NaOH能和动植物油脂反应生成甘油和肥皂，反应生成的肥皂和甘油都易溶于水的，肥皂作为表面活性剂还可产生乳化作用，进一步改善水溶液对垢层的表面的润湿性能。
硫酸钙镁属于强酸强碱沉淀盐，故不能直接用强酸来溶解。氢氧化钠可以与硫酸镁钙反应生成氢氧化钙或氢氧化镁。反应生成的Na2SO4是容易的，Mg(OH)2和Ca(OH)2则用酸很容易溶解。
氢氧化钠能溶解蛋白质而形成碱性蛋白化合物，对人体组织有明显的腐蚀作用，接触皮肤时会引起烧伤。碱溶液的浓度越大，温度越高，则烧伤能力越强。即使是极少量的氢氧化钠进入眼睛也是很危险的，它不仅危害眼睛的表面部分（如使眼角膜混浊），还能深入到内部使虹膜受损。因此，使用时一定要注意安全。开启氢氧化钠桶时，不应由于它是固体而有所疏忽。必须穿工作服，戴橡皮手套和防护眼镜，并使用专门工具。将块状氢氧化钠打碎时，要用废布包住或在无盖大桶内进行，以防碎块飞溅。
37．盐酸（HCl）
盐酸是氯化氢气体的水溶液，15℃时氯化氢在水中溶解度最大可生成42.7%（质量）的盐酸。市场上出售的浓盐酸为37.2%（质量）。
盐酸为易挥发性酸，因此在40℃以上使用时，氯化氢气体会从盐酸溶液中挥发出来，给使用带来困难。
盐酸与金属反应生成的氯化物水溶性大都很好，但盐酸与卤化物对金属都有腐蚀作用，在使用时要引起注意。
使用盐酸作清洗液时，一般使用10%以下浓度并在常温下使用，尽量避免升温使用以防止产生酸雾。由于大多数氯化物都是易溶于水的，因而呈健行的碳酸盐水垢、铁锈、铜锈、铝锈都可以很好地溶解在盐酸钟。盐酸价格便宜所以被广泛用于上述污垢的清洗中。盐酸清洗适用于碳钢、黄铜、紫铜墙铁壁及其他铜合金材料的设备清洗。它对碳酸盐水垢和铁锈的清洗最有效而且经济，所以工业已广泛用于清洗换热器、各种反应设备及锅炉。
盐酸中的氯离子既有促进金属腐蚀产物快速活化溶解的有利作用，又有导致钝化材料表面钝化膜局部破坏、被腐蚀的不利作用，所以不能选盐酸作清洗不锈钢和铝材表面污垢的清洗液。由于盐酸对钢铁等不少金属材料有强烈的腐蚀作用，因此在清洗中为保证设备不被腐蚀在盐酸中要添加缓蚀剂。
38.硝酸（HNO3）
工业上使用的浓硝酸是65%（质量）的水溶液。它与硫酸、盐酸一起作为三种常用强酸而被广泛使用。
硝酸是一种易挥发、易分解的酸。硝酸在光、热作用下或在某些化学物质作用下分解，并有二氧化氮和氧气放出。因此硝酸在实验室中保存在密闭的棕色试剂瓶中。在工厂中使用的硝酸也要在阴凉避光的条件下密闭保存。
硝酸分解时产生的初生态原子氧，有很强的氧化性，这是硝酸的重要特性，因此硝酸对贵金属（如金、铂）之外的其他许多金属都有广泛的溶解能力。在清洗去除金属表面污垢时，它既可以把有机污垢氧化分解去除，又可以在某些金属表面形成致密的氧化膜，保护金属不被腐蚀。但应注意的是硝酸分解产生的棕红色二氧化氮气体有很强的毒性，使用时应十分注意安全，要在通风良好的环境中进行操作。
1份浓硝酸与3份浓盐酸的混合物叫王水，是腐蚀能力很强的强酸，可以溶解金、铂等贵金属。
工业上用于酸洗的硝酸质量分数一般在5%左右，在浓度较低的情况下，硝酸比较稳定，不易分解，氧化性减弱，主要发挥酸的作用。由于硝酸盐大多易溶于水，硝酸本身又具有一定氧化性，因此对锅炉垢物和金属氧化物有很强的溶解性。一些用盐酸溶解不了的金属氧化物和垢物常用硝酸溶液来清洗，因此工业上普遍采用硝酸作酸洗剂。特别是用硝酸清洗不锈钢作基体的设备，不会像盐酸那样有导致孔蚀的危险，而且硝酸清洗铜锈效果特别好，所以在清洗不锈钢以及铜设备时常用硝酸。在工业上硝酸主要用于清洗不锈钢、碳钢、黄铜、铜及碳钢-不锈钢设备以及黄铜-碳钢焊接的组合体设备。硝酸可能去除
水垢和铁锈，对碳酸盐水垢、Fe2O3和Fe3O4锈垢有良好溶解能力，去除氧化铁皮、铁垢的速度快、时间短，并且对碳钢、不锈钢、铜的腐蚀性较弱。
由于硝酸在低浓度下对大多数金属均有强烈腐蚀作用，因此用硝酸作酸洗剂时，为防止其对金属的腐蚀也要加入缓蚀剂。目前广泛采用的Lan-826和Lan-5两种缓蚀剂，效果很好，而一般缓蚀剂容易被硝酸分解而失效。
39．氢氟酸（HF）
与盐酸相类似，氢氟酸是氟化氢气体溶于水形成的溶液。市场出售的氢氟酸一般为30%-60%（质量）。它是一种弱酸，酸的强度与有机酸中的甲酸相似。
氢氟酸的最大特点在于它能与二氧化硅发生激烈反应并使它溶解。而二氧化硅对其他所有无机酸都十分稳定并耐腐蚀。
由于氢氟酸有与硅化合物反应的特点，在半导体元件硅的腐蚀清洗和酸洗过程中发挥重要作用。
氢氟酸对人体有很强的毒性和腐蚀性，取用时应十分注意，要戴好橡胶手套、防护面罩或口罩。要防止氢氟酸气体在环境中扩散。对已经扩散到空气中和水中的氢氟酸要设法用氢氧化钠水溶液加以吸收，再用钙盐与它反应生成不溶性氟化钙沉淀加以回收。
可以代替氢氟酸用于同样目的的是氢氟酸铵，它是由氢氟酸与氟化铵反应生成的酸性缓冲溶液。氢氟酸铵的作用比氢氟酸要温和。
工业上使用氢氟酸作酸洗剂时含量一般在5%以下，由于温度升高，反应速度明显加快，所以温度常控制在50℃左右。用氢氟酸清洗铁锈和溶解氧化皮有清洗时间短、效率高的特点。这是因为氢氟酸有很强的溶解氧化铁的能力，是靠离子的特殊作用如氢氟酸与四氧化三铁接触时会发生氟-氧交换，接着
F-离子发生络合反应而使氧化皮溶解。
工业上清除含二氧化硅的难除水垢采取碱洗与酸洗相结合的工艺，先用NaOH等碱使部分二氧化硅生成可溶性硅酸盐溶解，为酸洗除硅创造条件，再用氢氟酸清洗进一步去除水垢，从而取得较好效果。含二氧化硅的水垢导热性极差，对锅炉危害也大，因此常用氢氟酸加以清除。
氢氟酸对金属有腐蚀性，对含铬13%-15%的高合金钢的腐蚀性比低合金钢高约10倍，因此常配合适当的缓蚀剂使用。
氢氟酸清洗有酸洗后残液易于处理的优点，在用石灰水中和残酸时生成的氢氧化铁和氟化钙沉淀即可从水中除去。
工业上氢氟酸通常不单独使用而是与氟氢化铵、盐酸、硝酸等其他物质配合使用，如氢氟酸-氟氢化铵清洗剂主要用于清洗硅垢，也可再加入盐酸和硝酸用于清洗铁锈。而盐酸-氢氟酸清洗液主要用于除去碳酸盐水垢、硅酸盐水垢和氧化铁皮的混合物，其中盐酸溶解碳酸盐水垢速度很快，但不能溶解硅酸盐
水垢，而用氢氟酸可溶解硅垢和氧化铁。有时在盐酸酸洗液中加入一定量的氟化氢铵，目的是利用氟化氢铵与盐酸反应生成氢氟酸而形成盐酸-氢氟酸混合清洗剂以加快碳酸盐垢、硅酸盐垢及铁垢混合物的溶解能力。而硝酸-氢氟酸对碳酸盐水垢、硅酸盐水垢、各种铁锈均有良好的溶解能力而且去垢速度快，特别适合不耐盐酸的碳钢-不锈钢，碳钢铜组合的设备清洗，有腐蚀率低、不产生渗氢、常温清洗速度快、节省能源、原料来源方便的优点，是目前国内换热器、锅炉及各种化工设备中碳酸盐水垢、硅酸盐水垢及铁垢的最佳酸洗剂。
为减少对金属基体腐蚀，氢氟酸酸洗剂中也要加入缓蚀剂。
半导体基础知识和半导体器件工艺 第一章半导体基础知识 通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类为导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其它一些物体。第二类为绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类为半导体，其导电能力介于导体和绝缘体之间，如四族元素Ge锗、Si硅等，三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。 物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义为长1厘米、截面积为1平方厘米的物质的电阻值，单位为欧姆*厘米。电阻率越小说明该物质的导电性能越好。通常导体的电阻率在10-4欧姆*厘米以下，绝缘体的电阻率在109欧姆*厘米以上。 半导体的性质既不象一般的导体，也不同于普通的绝缘体，同时也不仅仅由于它的导电能力介于导体和绝缘体之间，而是由于半导体具有以下的特殊性质： (1) 温度的变化能显著的改变半导体的导电能力。当温度升高时，电阻率会降低。比如Si在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏组件（如热敏电阻等），但是由于半导体的这一特性，容易引起热不稳定性，在制作半导体器件时需要考虑器件自身产生的热量，需要考虑器件使用环境的温度等，考虑如何散热，否则将导致器件失效、报废。 (2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。如硫化镉受到光照后导电能力可提高几十到几百倍，利用这一特点，可制成光敏三极管、光敏电阻等。 (3) 在纯净的半导体中加入微量（千万分之一）的其它元素（这个过程我们称为掺杂），可使他的导电能力提高百万倍。这是半导体的最初的特征。例如在原子密度为5*1022/cm3的硅中掺进大约5X1015/cm3磷原子，比例为10-7（即千万分之一），硅的导电能力提高了几十万倍。 物质是由原子构成的，而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。电子很轻、很小，带负电，在一定的轨道上运转；原子核带正电，电荷量与电子的总电荷量相同，两者相互吸引。当原子的外层电子缺少后，整个原子呈现正电，缺少电子的地方产生一个空位，带正电，成为电洞。物体导电通常是由电子和电洞导电。 前面提到掺杂其它元素能改变半导体的导电能力，而参与导电的又分为电子和电洞，这样掺杂的元素（即杂质）可分为两种：施主杂质与受主杂质。 将施主杂质加到硅半导体中后，他与邻近的4个硅原子作用，产生许多自由电子参与导电，而杂质本身失去电子形成正离子，但不是电洞，不能接受电子。这时的半导体叫N型半导体。施主杂质主要为五族元素：锑、磷、砷等。 将施主杂质加到半导体中后，他与邻近的4个硅原子作用，产生许多电洞参与导电，这时的半导体叫p型半导体。受主杂质主要为三族元素：铝、镓、铟、硼等。 电洞和电子都是载子，在相同大小的电场作用下，电子导电的速度比电洞
半导体基础知识（详细篇） 2.1.1概念 根据物体导电能力（电阻率）的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可 导电。 半导体的电阻率为10-3?109 cm 典型的半导体有硅 Si 和锗Ge 以 及砷化傢GaAs 等。 半导体特点： 1） 在外界能源的作用下，导电性能显著变化。光敏元件、热敏元件属于此 类。 2） 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显著增加。二极管、三极管属于此 类。 2.1.2本征半导体 1. 本征半导体一一化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度 要达到99.9999999%常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子 技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下 图： 外层电子受原子核的束缚力最 小， 成为价电子。物质的性质是由价 电子决 定的。 2. 本征半导体的共价键结构 本征晶体中各原子之间靠得很近， 相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子 的价电子形成共价键。 外层电子受原子核的束缚力最小, 的。 使原分属于各原子的四个价电子同时受到 共价键中的价电
3.共价键 共价键上的两个电子是由相邻原子各用 一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电子。 束缚电子同时受两个原子的约束，如果没有足 够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对温度 T=0° K （-273° C ）时，由于共价键中的电子 被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不导 电。只有在激发下，本征半导体才能导电 4. 电子与空穴 当导体处于热力学温度0°K 时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到 光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电, 成为自由电子。这一现象称为本征激发，也称热激发。 自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位， 原子的电中 性被破坏，呈现出正电性，其正电量与电子的负电量相等，人们常称呈现正电性 的这个空位为空穴。 电子与空穴的复合 可见因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的， 称为电子空穴对。 游离的部分自由电子也可能回到空穴中去， 称为复合，如图所示。本征激发和复 合在一定温并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所 硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图 空A * 电 子为这些原子所共有,
第一章半导体器件基础测试题（高三） 姓名班次分数 一、选择题 1、N型半导体是在本征半导体中加入下列物质而形成的。 A、电子； B、空穴； C、三价元素； D、五价元素。 2、在掺杂后的半导体中，其导电能力的大小的说法正确的是。 A、掺杂的工艺； B、杂质的浓度： C、温度； D、晶体的缺陷。 3、晶体三极管用于放大的条件，下列说法正确的是。 A、发射结正偏、集电结反偏； B、发射结正偏、集电结正偏； C、发射结反偏、集电结正偏； D、发射结反偏、集电结反偏； 4、晶体三极管的截止条件，下列说法正确的是。 A、发射结正偏、集电结反偏； B、发射结正偏、集电结正偏； C、发射结反偏、集电结正偏； D、发射结反偏、集电结反偏； 5、晶体三极管的饱和条件，下列说法正确的是。 A、发射结正偏、集电结反偏； B、发射结正偏、集电结正偏； C、发射结反偏、集电结正偏； D、发射结反偏、集电结反偏； 6、理想二极管组成的电路如下图所示，其AB两端的电压是。 A、—12V； B、—6V； C、+6V； D、+12V。 7、要使普通二极管导通，下列说法正确的是。 A、运用它的反向特性； B、锗管使用在反向击穿区； C、硅管使用反向区域，而锗管使用正向区域； D、都使用正向区域。 8、对于用万用表测量二极管时，下列做法正确的是。 A、用万用表的R×100或R×1000的欧姆，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转； B、用万用表的R×10K的欧姆，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转； C、用万用表的R×100或R×1000的欧姆，红棒接正极，黑棒接负极，指针偏转； D、用万用表的R×10，黑棒接正极，红棒接负极，指针偏转； 9、电路如下图所示，则A、B两点的电压正确的是。 A、U A=3.5V，U B=3.5V，D截止；
1.1 半导体基础知识概念归纳 本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。 电流形成过程：自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。 绝缘体原子结构：最外层电子受原子核束缚力很强，很难成为自由电子。 绝缘体导电性：极差。如惰性气体和橡胶。 半导体原子结构：半导体材料为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧。 半导体导电性能：介于半导体与绝缘体之间。 半导体的特点： ★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。 晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。 共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。 自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。 空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。 电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。 空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。 本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。 载流子：运载电荷的粒子称为载流子。 导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。 本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。 本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。 复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，
半导体基础知识（详细篇） 概念 根据物体导电能力(电阻率)的不同，来划分导体、绝缘体和半导体。 1. 导体：容易导电的物体。如：铁、铜等 2. 绝缘体：几乎不导电的物体。如：橡胶等 3. 半导体：半导体是导电性能介于导体和半导体之间的物体。在一定条件下可导电。半导体的电阻率为10-3～109 Ω·cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。 半导体特点： 1) 在外界能源的作用下，导电性能显着变化。光敏元件、热敏元件属于此类。 2) 在纯净半导体内掺入杂质，导电性能显着增加。二极管、三极管属于此类。 本征半导体 1.本征半导体——化学成分纯净的半导体。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到%，常称为“九个9”。它在物理结构上呈单晶体形态。电子技术中用的最多的是硅和锗。 硅和锗都是4价元素，它们的外层电子都是4个。其简化原子结构模型如下图： 外层电子受原子核的束缚力最小，成为价电子。物质的性质是由价电子决定的。 ? 外层电子受原子核的束缚力最 小，成为价电子。物质的性质是由价 电子决定的。 ?
? 2.本征半导体的共价键结构 本征晶体中各原子之间靠得很近，使原分属于各原子的四个价电子同时受到相邻原子的吸引，分别与周围的四个原子的价电子形成共价键。共价键中的价电子为这些原子所共有，并为它们所束缚，在空间形成排列有序的晶体。如下图所示： 硅晶体的空间排列与共价键结构平面示意图 3.共价键 共价键上的两个电子是由相邻原子各用 一个电子组成的，这两个电子被成为束缚电 子。束缚电子同时受两个原子的约束，如果没 有足够的能量，不易脱离轨道。因此，在绝对 温度T=0°K（-273°C）时，由于共价键中的电 子被束缚着，本征半导体中没有自由电子，不 导电。只有在激发下，本征半导体才能导电 ? ? 4.电子与空穴 当导体处于热力学温度0°K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发，也称热激发。
我们知道，电子电路是由晶体管组成，而晶体管是由半导体制成的。所以我们在学习电子电路之前， 一定要了解半导体的一些基本知识。 这一章我们主要学习二极管和三极管的一些基本知识，它是本课程的基础，我们要掌握好在学习时我们把它的内容分为三节，它们分别是： 1、1 半导体的基础知识 1、2 PN结 1、3 半导体三极管 1、1 半导体的基础知识 我们这一章要了解的概念有：本征半导体、P型半导体、N型半导体及它们各自的特征。一:本征半导体 纯净晶体结构的半导体我们称之为本征半导体。常用的半导体材料有：硅和锗。它们都是四价元素，原子结构的最外层轨道上有四个价电子，当把硅或锗制成晶体时，它们是靠共价键的作用而紧密联系在一起。 共价键中的一些价电子由于热运动获得一些能量，从而摆脱共价键的约束成为自由电子，同时在共价键上留下空位，我们称这些空位为空穴，它带正电。我们用晶体结构示意图来描述一下；如图（1）所示：图中的虚线代表共价键。 在外电场作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流； 同时价电子也按一定的方向一次填补空穴，从而使空穴产生定向移动，形成空穴电流。 因此，在晶体中存在两种载流子，即带负电自由电子和带正电空穴，它们是成对出现的。二：杂质半导体 在本征半导体中两种载流子的浓度很低，因此导电性很差。我们向晶体中有控制的掺入特定的杂质来改变它的导电性，这种半导体被称为杂质半导体。 1.N型半导体 在本征半导体中，掺入5价元素，使晶体中某些原子被杂质原子所代替，因为杂质原子最外层有5各价电子，它与周围原子形成共价键后，还多余一个自由电子，因此使其中的空穴的浓度远小于自由电子的浓度。但是，电子的浓度与空穴的浓度的乘积是一个常数，与掺杂无关。在N型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 2.P型半导体 在本征半导体中，掺入3价元素，晶体中的某些原子被杂质原子代替，但是杂质原子的最外层只有3个价电子，它与周围的原子形成共价键后，还多余一个空穴，因此使其中的空穴浓度远大于自由电子的浓度。在P型半导体中，自由电子是少数载流子，空穴使多数载流子。 1、2 P—N结
第一章半导体基础知识 〖本章主要内容〗 本章重点讲述半导体器件的结构原理、外特性、主要参数及其物理意义，工作状态或工作区的分析。 首先介绍构成PN结的半导体材料、PN结的形成及其特点。其后介绍二极管、稳压管的伏安特性、电路模型和主要参数以及应用举例。然后介绍两种三极管（BJT和FET）的结构原理、伏安特性、主要参数以及工作区的判断分析方法。〖本章学时分配〗 本章分为4讲，每讲2学时。 第一讲常用半导体器件 一、主要内容 1、半导体及其导电性能 根据物体的导电能力的不同，电工材料可分为三类：导体、半导体和绝缘体。半导体可以定义为导电性能介于导体和绝缘体之间的电工材料，半导体的电阻率为10-3～10-9 cm。典型的半导体有硅Si和锗Ge以及砷化镓GaAs等。半导体的导电能力在不同的条件下有很大的差别：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化；往纯净的半导体中掺入某些特定的杂质元素时，会使它的导电能力具有可控性；这些特殊的性质决定了半导体可以制成各种器件。 2、本征半导体的结构及其导电性能 本征半导体是纯净的、没有结构缺陷的半导体单晶。制造半导体器件的半导体材料的纯度要达到99.9999999%，常称为“九个9”，它在物理结构上为共价键、呈单晶体形态。在热力学温度零度和没有外界激发时,本征半导体不导电。 3、半导体的本征激发与复合现象 当导体处于热力学温度0 K时，导体中没有自由电子。当温度升高或受到光的照射时，价电子能量增高，有的价电子可以挣脱原子核的束缚而参与导电，成为自由电子。这一现象称为本征激发（也称热激发）。因热激发而出现的自由电子和空穴是同时成对出现的，称为电子空穴对。 游离的部分自由电子也可能回到空穴中去，称为复合。 在一定温度下本征激发和复合会达到动态平衡，此时，载流子浓度一定，且自由电子数和空穴数相等。 4、半导体的导电机理 自由电子的定向运动形成了电子电流，空穴的定向运动也可形成空穴电流，因此，在半导体中有自由电子和空穴两种承载电流的粒子（即载流子），这是半导体的特殊性质。空穴导电的实质是:相邻原子中的价电子（共价键中的束缚电子）依次填补空穴而形成电流。由于电子带负电，而电子的运动与空穴的运动方向相反，因此认为空穴带正电。
基本概念题： 第一章半导体电子状态 1.1 半导体 通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的小许多。 1.2能带 晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。 1.2能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。 答： 能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系，从而系统地建立起该理论。 单电子近似： 将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。 绝热近似： 近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。
1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法 答案： 克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型，如下图所示 利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式，进而确定波函数并给出E-k关系。由此得到的能量分布在k空间上是周期函数，而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带），另一些区间没有电子能级（被称为禁带）。从而利用量子力学的方法解释了能带现象，因此该模型具有重要的物理意义。 1.2导带与价带 1.3有效质量 有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。其大小由晶体自身的E-k 关系决定。 1.4本征半导体 既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
GAS 系 统 基 础 知 识
概述 HOOK-UP专业认知 一、厂务系统HOOK UP定义 HOOK UP 乃是藉由连接以传输UTILITIES使机台达到预期的功能。HOOK UP是将厂务提供的UTILITIES ( 如水,电,气,化学品等),经由预留之UTILITIES连接点( PORT OR STICK),藉由管路及电缆线连接至机台及其附属设备( SUBUNITS)。 机台使用这些UTILITIES,达成其所被付予的制程需求并将机台使用后,所产生之可回收水或废弃物( 如废水,废气等),经由管路连接至系统预留接点,再传送到厂务回收系统或废水废气处理系统。HOOK UP 项目主要包括∶CAD，MOVE IN ，CORE DRILL，SEISMIC ，VACUU，GAS，CHEMICAL， D.I ,PCW,CW,EXHAUST,ELECTRIC, DRAIN. 二、GAS HOOK-UP专业知识的基本认识 在半导体厂，所谓气体管路的Hook-up（配管衔接）以Buck Gas （一般性气体如CDA、GN2、PN2、PO2、PHE、PAR、H2等）而言，自供气源之气体存贮槽出口点经主管线（Main Piping）至次主管线（Sub-Main Piping）之Take Off点称为一次配（SP1
Hook-up），自Take Off出口点至机台（Tool）或设备（Equipment）的入口点，谓之二次配（SP2 Hook-up）。以Specialty Gas（特殊性气体如：腐蚀性、毒性、易燃性、加热气体等之气体）而言其供气源为气柜（Gas Cabinet）。自G/C出口点至VMB（Valve Mainfold Box.多功能阀箱）或VMP（Valve Mainfold Panel多功能阀盘）之一次测（Primary）入口点，称为一次配（SP1 Hook-up），由VMB或VMP Stick之二次侧（Secondary）出口点至机台入口点谓之二次配（SP2 Hook-up）。
9金属半导体与半导体异质结 一、肖特基势垒二极管 欧姆接触：通过金属-半导体的接触实现的连接。接触电阻很低。 金属与半导体接触时，在未接触时，半导体的费米能级高于金属的费米能级，接触后，半导体的电子流向金属，使得金属的费米能级上升。之间形成势垒为肖特基势垒。 在金属与半导体接触处，场强达到最大值，由于金属中场强为零，所以在金属——半导体结的金属区中存在表面负电荷。 影响肖特基势垒高度的非理想因素：肖特基效应的影响，即势垒的镜像力降低效应。金属中的电子镜像到半导体中的空穴使得半导体的费米能级程下降曲线。附图：
电流——电压关系：金属半导体结中的电流运输机制不同于pn结的少数载流子的扩散运动决定电流，而是取决于多数载流子通过热电子发射跃迁过内建电势差形成。附肖特基势垒二极管加反偏电压时的I-V曲线：反向电流随反偏电压增大而增大是由于势垒降低的影响。 肖特基势垒二极管与Pn结二极管的比较：1.反向饱和电流密度（同上），有效开启电压低于Pn结二极管的有效开启电压。2.开关特性肖特基二极管更好。应为肖特基二极管是一个多子导电器件，加正向偏压时不会产生扩散电容。从正偏到反偏时也不存在像Pn结器件的少数载流子存储效应。 二、金属-半导体的欧姆接触
附金属分别与N型p型半导体接触的能带示意图 三、异质结：两种不同的半导体形成一个结 小结：1.当在金属与半导体之间加一个正向电压时，半导体与金属之间的势垒高度降低，电子很容易从半导体流向金属，称为热电子发射。
2.肖特基二极管的反向饱和电流比pn结的大，因此达到相同电流时，肖特基二极管所需的反偏电压要低。 10双极型晶体管 双极型晶体管有三个掺杂不同的扩散区和两个Pn结，两个结很近所以之间可以互相作用。之所以成为双极型晶体管，是应为这种器件中包含电子和空穴两种极性不同的载流子运动。 一、工作原理 附npn型和pnp型的结构图 发射区掺杂浓度最高，集电区掺杂浓度最低
半导体基础知识和半导 体器件工艺 Standardization of sany group #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
半导体基础知识和半导体器件工艺 第一章半导体基础知识 通常物质根据其导电性能不同可分成三类。第一类爲导体，它可以很好的传导电流，如：金属类，铜、银、铝、金等；电解液类：NaCl水溶液，血液，普通水等以及其他一些物体。第二类爲绝缘体，电流不能通过，如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。第三类爲半导体，其导电能力介於导体和绝缘体之间，如四族元素Ge锗、Si矽等，三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等，二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。 物体的导电能力可以用电阻率来表示。电阻率定义爲长1厘米、截面积爲1平方厘米的物质的电阻值，单位爲欧姆*厘米。电阻率越小说明该物质的导电性能越好。通常导体的电阻率在10-4欧姆*厘米以下，绝缘体的电阻率在109欧姆*厘米以上。 半导体的性质既不象一般的导体，也不同于普通的绝缘体，同时也不仅仅由於它的导电能力介於导体和绝缘体之间，而是由於半导体具有以下的特殊性质： (1) 温度的变化能显着的改变半导体的导电能力。当温度升高时，电阻率会降低。比如Si在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏元件（如热敏电阻等），但是由於半导体的这一特性，容易引起热不稳定性，在制作半导体器件时需要考虑器件自身産生的
热量，需要考虑器件使用环境的温度等，考虑如何散热，否则将导致器件失效、报废。 (2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。如硫化镉受到光照後导电能力可提高几十到几百倍，利用这一特点，可制成光敏三极管、光敏电阻等。 (3) 在纯净的半导体中加入微量（千万分之一）的其他元素（这个过程我们称爲掺杂），可使他的导电能力提高百万倍。这是半导体的最初的特徵。例如在原子密度爲5*1022/cm3的矽中掺进大约5X1015/cm3磷原子，比例爲10-7（即千万分之一），矽的导电能力提高了几十万倍。 物质是由原子构成的，而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。电子很轻、很小，带负电，在一定的轨道上运转；原子核带正电，电荷量与电子的总电荷量相同，两者相互吸引。当原子的外层电子缺少後，整个原子呈现正电，缺少电子的地方産生一个空位，带正电，成爲电洞。物体导电通常是由电子和电洞导电。 前面提到掺杂其他元素能改变半导体的导电能力，而参与导电的又分爲电子和电洞，这样掺杂的元素（即杂质）可分爲两种：施主杂质与受主杂质。 将施主杂质加到矽半导体中後，他与邻近的4个矽原子作用，産生许多自由电子参与导电，而杂质本身失去电子形成正离子，但不是电洞，不能接受电子。这时的半导体叫N型半导体。施主杂质主要爲五族元素：锑、磷、砷等。 将施主杂质加到半导体中後，他与邻近的4个矽原子作用，産生许多电洞参与导电，这时的半导体叫p型半导体。受主杂质主要爲三族元素：铝、镓、铟、硼等。
外延基础知识 一、基本概念 能级：电子是不连续的，其值主要由主量子数N决定，每一确定能量值称为一个能级。 能带：大量孤立原子结合成晶体后，周期场中电子能量状态出现新特点：孤立原子原来一个能级将分裂成大量密集的能级，构成一相应的能带。（晶体中电子能量状态可用能带描述） 导带：对未填满电子的能带，能带中电子在外场作用下，将参与导电，形成宏观电流，这样的能带称为导带。价带：由价电子能级分裂形成的能带，称为价带。（价带可能是满带，也可能是电子未填满的能带） 直接带隙：导带底和价带顶位于K空间同一位置。 间接带隙：导带底和价带顶位于K空间不同位置。 同质结：组成PN结的P型区和N型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs上生长GaAs,蓝绿光中：U(undope)－GaN上生长N(dope)－ GaN） 异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中：GaN上生长Al GaN） 超晶格（superlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭）的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。 量子阱(QW)：通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。 二、半导体 1.分类：元素半导体：Si 、Ge 化合物半导体：GaAs、InP、GaN(Ⅲ-Ⅴ)、ZnSe(Ⅱ-Ⅵ)、SiC 2.化合物半导体优点： a.调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换效率。（光电器件一般选用直接带隙材料） b.高电子迁移率。 c.可制成异质结，进行能带裁减，易形成新器件。 3.半导体杂质和缺陷 杂质：替位式杂质（有效掺杂） 间隙式杂质 缺陷：点缺陷：如空位、间隙原子 线缺陷：如位错 面缺陷：（即立方密积结构里夹杂着少量六角密积）如层错 4.外延技术 LPE：液相外延，生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。（普亮LED常用此生长方法） MOCVD（也称MOVPE）：Metal Organic Chemical Vapour Deposition金属有机汽相淀积,精确控制晶体生长，重复性好，产量大，适合工业化大生产。 HVPE：氢化物汽相外延，是近几年在MOCVD基础上发展起来的，适应于Ⅲ-Ⅴ氮化物半导体薄膜和超晶格外延生长的一种新技术。生长速率快，但晶格质量较差。 MBE：分子束外延，可精确控制晶体生长，生长出的晶体异常光滑，晶格质量非常好，但生长速率慢，难以用于工业化大生产。 三、MOCVD设备 1.发展史：国际上起源于80年代初，我国在80年代中（85年）。 国际上发展特点：专业化分工，我国发展特点：小而全，小作坊式。 技术条件：a.MO源：难合成，操作困难。 b.设备控制精度：流量及压力控制 c.反应室设计：Vecco:高速旋转 Aixtron:气浮式旋转
一．名词解释： 1..什么是半导体？半导体具有那些特性？ 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体 热敏性：导电能力受温度影响大，当环境温度升高时，其导电能力增强。可制作热敏元件。 光敏性：导电能力受光照影响大，当光照增强时候，导电能力增强。可制作光敏元件。 掺杂性：导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。 2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。Si是一种化学元素，在地壳中含量仅次于氧，其核外电子排布是？。 3.半导体材料中有两种载流子，电子和空穴。电子带负电，空穴带正电，在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体，常见P型半导体的掺杂元素为硼，N型半导体的掺杂元素为磷。P型半导体主要空穴导电，N型半导体主要靠电子导电。 4. 导体：导电性能良好，其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流，常见的导体有铁，铝，铜等低价金属元素。 5.绝缘体：一般情况下不导电，其原子的最外层电子受原子核束缚很强，只有当外电场达到一定程度才可导电。惰性气体，橡胶等。 6.半导体：一般情况下不导电，但在外界因素刺激下可以导电，例如强电场或强光照射。 其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。Si,Ge等四价元素。 7. 本征半导体：无杂质的具有稳定结构的半导体。 8晶体：由完全相同的原子，分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料，构成晶体的完全相同的原子，分子，原子团称为基元。 9.晶体结构：简单立方，体心立方，面心立方，六角密积，NACL结构，CSCL结构，金刚石结构。 10.七大晶系：三斜，单斜，正交，四角，六角，三角，立方。 11.酸腐蚀和碱腐蚀的化学反应方程式： SI+4HNO3+HF=SIF4+4NO2+4H2O SI+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 12.自然界的物质，可分为晶体和非晶体两大类。常见的晶体有硅，锗，铜，铅等。常见的非晶体有玻璃，塑料，松香等。晶体和非晶体可以从三个方面来区分：1.晶体有规则的外形 2.晶体具有一定的熔点 3.晶体各向异性。 13.晶胞：晶体中有无限在空间按一定规律分布的格点，叫空间点阵。组成空间点阵最基本的单元叫晶胞。晶胞具有很多晶体的性质，很多晶胞在空间重复排列起来就得到整个晶体。不同的晶体，晶胞的形状不同。 14.根据缺陷相对晶体尺寸或影响范围大小，可分为以下几类： A:点缺陷 B:线缺陷 C:面缺陷 D:体缺陷 15.位错：一种晶体缺陷。晶体的位错是围绕着一条很长的线，在一定范围内原子都发生规律的错动，离开它原来的平衡位置，叫位错。 16. CZ 法生长单晶工艺过程： 装炉-融化-引晶-缩细颈-转肩-放肩-等径生长-收尾-停炉 A装炉：将腐蚀好的籽晶装入籽晶夹头，装正，装好，装牢。将清理干净的石墨器件装入单晶炉，调整石墨器件位置，使加热器，保温罩，石墨托碗保持同心。
一、半导体物理知识大纲 核心知识单元A：半导体电子状态与能级（课程基础——掌握物理概念与物理 过程、是后面知识的基础） →半导体中的电子状态（第1章） →半导体中的杂质和缺陷能级（第2章） 核心知识单元B：半导体载流子统计分布与输运（课程重点——掌握物理概念、掌握物理过程的分析方法、相关参数的 计算方法） →半导体中载流子的统计分布（第3章） →半导体的导电性（第4章） →非平衡载流子（第5章） 核心知识单元C：半导体的基本效应（物理效应与应用——掌握各种半导体物理 效应、分析其产生的物理机理、掌握具 体的应用） →半导体光学性质（第10章） →半导体热电性质（第11章） →半导体磁和压阻效应（第12章）
二、半导体物理知识点和考点总结第一章半导体中的电子状态 本章各节内容提要： 本章主要讨论半导体中电子的运动状态。主要介绍了半导体的几种常见晶体结构，半导体中能带的形成，半导体中电子的状态和能带特点，在讲解半导体中电子的运动时，引入了有效质量的概念。阐述本征半导体的导电机构，引入了空穴散射的概念。最后，介绍了Si、Ge和GaAs的能带结构。 在1.1节，半导体的几种常见晶体结构及结合性质。（重点掌握） 在1.2节，为了深入理解能带的形成，介绍了电子的共有化运动。介绍半导体中电子的状态和能带特点，并对导体、半导体和绝缘体的能带进行比较，在此基础上引入本征激发的概念。（重点掌握） 在1.3节，引入有效质量的概念。讨论半导体中电子的平均速度和加速度。（重点掌握）在1.4节，阐述本征半导体的导电机构，由此引入了空穴散射的概念，得到空穴的特点。（重点掌握） 在1.5节，介绍回旋共振测试有效质量的原理和方法。（理解即可） 在1.6节，介绍Si、Ge的能带结构。（掌握能带结构特征） 在1.7节，介绍Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构，主要了解GaAs的能带结构。（掌握能带结构特征） 本章重难点： 重点： 1、半导体硅、锗的晶体结构（金刚石型结构）及其特点；三五族化合物半导体的闪锌矿型 结构及其特点。 2、熟悉晶体中电子、孤立原子的电子、自由电子的运动有何不同：孤立原子中的电子是在 该原子的核和其它电子的势场中运动，自由电子是在恒定为零的势场中运动，而晶体中的电子是在严格周期性重复排列的原子间运动（共有化运动），单电子近似认为，晶体中的某一个电子是在周期性排列且固定不动的原子核的势场以及其它大量电子的平均势场中运动，这个势场也是周期性变化的，而且它的周期与晶格周期相同。 3、晶体中电子的共有化运动导致分立的能级发生劈裂，是形成半导体能带的原因，半导体 能带的特点： ①存在轨道杂化，失去能级与能带的对应关系。杂化后能带重新分开为上能带和下能带， 上能带称为导带，下能带称为价带 ②低温下，价带填满电子，导带全空，高温下价带中的一部分电子跃迁到导带，使晶体 呈现弱导电性。 ③导带与价带间的能隙（Energy gap）称为禁带（forbidden band）.禁带宽度取决于晶体 种类、晶体结构及温度。 ④当原子数很大时，导带、价带内能级密度很大，可以认为能级准连续。 4、晶体中电子运动状态的数学描述：自由电子的运动状态：对于波矢为k的运动状态，自 由电子的能量E，动量p，速度v均有确定的数值。因此，波矢k可用以描述自由电子的运动状态，不同的k值标志自由电子的不同状态，自由电子的E和k的关系曲线呈抛物线形状，是连续能谱，从零到无限大的所有能量值都是允许的。晶体中的电子运动：服从布洛赫定理：晶体中的电子是以调幅平面波在晶体中传播。这个波函数称为布洛赫波函数。求解薛定谔方程，得到电子在周期场中运动时其能量不连续，形成一系列允带和禁带。一个允带对应的K值范围称为布里渊区。
半导体器件基础知识（翻译版）是清华大学出版社于2008年出版的一本书，由安德森和田丽琳撰写。这本书不仅是一本很好的教科书，而且还是微电子学及相关领域的工程技术人员的参考书。 内容有效性 “外国大学的优秀教科书·微电子学丛书（翻译本）·半导体器件的基础知识”不仅包括量子力学，半导体物理学和半导体器件（包括二极管，场效应晶体管，双极晶体管和光电器件）的基本工作原理，还介绍了现代半导体器件的最新发展以及器件的实际应用。例如，分析和推导了对现代小型设备的电气特性有重大影响的二次效应，并给出了描述小型设备特性的最新数学表达式。考虑到异质结场效应器件，双极型器件和光电器件的日益增长的应用，本书着重介绍了半导体异质结构。由于半导体制造设备和工艺的进步，随着技术的发展，“能带工程”得以实现，从而带来了器件性能的提高。因此，在介绍硅材料和硅器件的基础上，还介绍了化合物半导体器件，合金器件（如SiGe，AlGaAs）和异质结器件。通过香料模拟了器件的IV特性，以及稳态和瞬态。对简单电路进行分析。
贝蒂·里斯·阿尔德森（Betty lise arldexson）博士是俄亥俄州立大学技术学院的电气工程教授。她教授各种本科和研究生课程。他已经在该行业工作了9年，并拥有丰富的研究经验。他目前从事用于通信，雷达和信息处理的光电设备的研究。因此，与实际的设备应用紧密结合也是半导体设备基础（翻译版）的一个特征。 编辑推荐 “外国大学的优秀教材·微电子学丛书（翻译本）·半导体器件的基础知识”共分为5部分和11章，全面介绍了半导体材料的基本特性和半导体器件的基本工作原理。从器件物理和工程应用的角度，本文对现代半导体器件进行了全面而实用的描述。在内容方面，“外国大学优秀教科书·微电子学丛书（翻译本）·半导体器件的基础知识”不仅介绍了量子力学，半导体物理学以及半导体器件（包括二极管，场效应晶体管，双极晶体管）的基本工作原理和光电器件），还包括现代半导体器件的最新发展和器件的应用。在介绍硅材料和硅器件的基础上，还介绍了化合物半导体器件，合金器件（例如SiGe，藻类）和异质结器件。作者强调了解决定半导体材料和器件电学性质的物理过程以及器件的实际应用。通过研究“国外大学优
半导体基础知识 Prepared on 24 November 2020
一．名词解释： 1..什么是半导体半导体具有那些特性 导电性介于导体与绝缘体之间的物质称为半导体 热敏性：导电能力受温度影响大，当环境温度升高时，其导电能力增强。可制作热敏元件。 光敏性：导电能力受光照影响大，当光照增强时候，导电能力增强。可制作光敏元件。 掺杂性：导电能力受杂质影响极大，称为掺杂性。 2.典型的半导体是SI和Ge , 它们都是四价元素。Si是一种化学元素，在地壳中含量仅次于氧，其核外电子排布是。 3.半导体材料中有两种载流子，电子和空穴。电子带负电，空穴带正电，在纯净半导体中掺入不同杂质可得到P型和N型半导体，常见P型半导体的掺杂元素为硼，N型半导体的掺杂元素为磷。P型半导体主要空穴导电， N型半导体主要靠电子导电。 4. 导体：导电性能良好，其外层电子在外电场作用下很容易产生定向移动，形成电流，常见的导体有铁，铝，铜等低价金属元素。 5.绝缘体：一般情况下不导电，其原子的最外层电子受原子核束缚很强，只有当外电场达到一定程度才可导电。惰性气体，橡胶等。 6.半导体：一般情况下不导电，但在外界因素刺激下可以导电，例如强电场或强光照射。 其原子的最外层电子受原子核的束缚力介于导体和绝缘体之间。Si,Ge等四价元素。
7. 本征半导体：无杂质的具有稳定结构的半导体。 8晶体：由完全相同的原子，分子或原子团在空间有规律的周期性排列构成的有一定几何形状的固体材料，构成晶体的完全相同的原子，分子，原子团称为基元。 9.晶体结构：简单立方，体心立方，面心立方，六角密积， NACL结构，CSCL结构，金刚石结构。 10.七大晶系：三斜，单斜，正交，四角，六角，三角，立方。 11.酸腐蚀和碱腐蚀的化学反应方程式： SI+4HNO3+HF=SIF4+4NO2+4H2O SI+2NaOH+H2O=Na2SiO3+2H2 12.自然界的物质，可分为晶体和非晶体两大类。常见的晶体有硅，锗，铜，铅等。常见的非晶体有玻璃，塑料，松香等。晶体和非晶体可以从三个方面来区分：1.晶体有规则的外形 2.晶体具有一定的熔点 3.晶体各向异性。 13.晶胞：晶体中有无限在空间按一定规律分布的格点，叫空间点阵。组成空间点阵最基本的单元叫晶胞。晶胞具有很多晶体的性质，很多晶胞在空间重复排列起来就得到整个晶体。不同的晶体，晶胞的形状不同。 14.根据缺陷相对晶体尺寸或影响范围大小，可分为以下几类： A:点缺陷 B:线缺陷 C:面缺陷 D:体缺陷 15.位错：一种晶体缺陷。晶体的位错是围绕着一条很长的线，在一定范围内原子都发生规律的错动，离开它原来的平衡位置，叫位错。
半导体物理知识点及重 点习题总结 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
基本概念题： 第一章半导体电子状态 半导体 通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的小许多。 能带 晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。 能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。答： 能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系，从而系统地建立起该理论。 单电子近似： 将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。 绝热近似： 近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。 克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法 答案： 克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一 利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式，进而确定波函数并给出E-k关系。由此得到的能量分布在k空间上是周期函数，而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带），另一些区间没有电子能级（被称为禁带）。从而利用量子力学的方法解释了能带现象，因此该模型具有重要的物理意义。 导带与价带
有效质量 有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。其大小由晶体自身的E-k 关系决定。 本征半导体 既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。 空穴 空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷，并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量，这样就引进了一个假想的粒子，称其为空穴。它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。 空穴是如何引入的，其导电的实质是什么 答： 空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷，并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量，这样就引进了一个假想的粒子，称其为空穴。 这样引入的空穴，其产生的电流正好等于能带中其它电子的电流。所以空穴导电的实质是能带中其它电子的导电作用，而事实上这种粒子是不存在的。 半导体的回旋共振现象是怎样发生的（以n 型半导体为例） 答案： 首先将半导体置于匀强磁场中。一般n 型半导体中大多数导带电子位于导带底附近，对于特定的能谷而言，这些电子的有效质量相近，所以无论这些电子的热运动速度如何，它们在磁场作用下做回旋运动的频率近似相等。当用电磁波辐照该半导体时，如若频率与电子的回旋运动频率相等，则半导体对电磁波的吸收非常显着，通过调节电磁波的频率可观测到共振吸收峰。这就是回旋共振的机理。 简要说明回旋共振现象是如何发生的。 半导体样品置于均匀恒定磁场，晶体中电子在磁场作用下运动 运动轨迹为螺旋线，圆周半径为r ， 回旋频率为 sin v B f qv B f qvB qv B θθ⊥=-?==与夹角c ω2 *2* * ,// / /c n n v r a v r m v r qv B m qBr v qB m ωω⊥⊥⊥⊥⊥==?=?=?=向心加速度
半导体硅材料基础知识1
半导体硅材料基础知识讲座 培训大纲 什么是半导体？ 导体（Conductor） 导体是指很容易传导电流的物质 绝缘体（Insolator） 是指极不容易或根本不导电的一类物质 半导体（Semiconductor） 导电性能介于导体和绝缘体之间且具备半导体的基本特性的一类材料。 半导体硅材料的电性能特点 硅材料的电性能有以下三个显著特点： 一是它对温度的变化十分灵敏； 二是微量杂质的存在对电阻率的影响十分显著；三是半导体材料的电阻率在受光照时会改变其数值的大小。 综上所述，半导体的电阻率数值对温度、杂质和光照三个外部条件变化有较高的敏感性。 半导体材料的分类 元素半导体
目前全世界多晶硅的生产方法大体有三种：一是 改良的西门子法；二是硅烷法；三是粒状硅法。 改良的西门子法生产半导体级多晶硅： 这是目前全球大多数多晶硅生产企业采用的方 法，知名的企业有美国的Harmlock、日本的TOKUYAMA、三菱公司、德国的瓦克公司以及乌克 兰和MEMC意大利的多晶硅厂。全球80％以上的 多晶硅是用此法生产的。其工艺流程是： 原料硅破碎筛分 （80目）沸腾氯化制成液态的SiHCl3 粗馏提纯精馏 提纯氢还原棒状多晶硅 破碎洁净分装。 经验上，新建设一座多晶硅厂需要30 —36个月时间，而老厂扩建生产线也需要大约 14—18个月时间，新建一座千吨级的多晶硅厂 大约需要10—12亿元人民币，也就是说每吨的 投资在100万元人民币以上。 硅烷法生产多晶硅 用硅烷法生产多晶硅的工厂仅有日本的小松和 美国的ASMY两家公司，其工艺流程是： 原料破碎筛分硅烷生成沉