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(施敏)半导体器件物理(详尽版)ppt

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半导体器件物理施敏第三版ppt

半导体器件物理施敏第三版ppt

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EF
EC
ED 2
kT ln 2
ND 2NC
0.027 0.022
0.005eV
(2) 常温情况（T=300K） EC -EF = kT ln(n/ni)= 0.0259ln(ND/ni) = 0.205 eV
(3) 高温情况（T=600K） 根据图2.22可看出ni =3X1015 cm-3，已接近施主浓度 EF -Ei = kT ln(n/ni) = 0.0518ln(ND/ni) = 0.0518ln3.3=0.06eV
D EF ED
kT
16
[(EC 0.0459)( EC 0.045)]1.61019 1.38102377
5.34105 cm3
n中性 n电离
(1 0.534) 1016 0.5341016
0.873
第三章 载流子输运现象
2. 假定在T = 300 K，硅晶中的电子迁移率为n = 1300 cm2/V·s，再假定迁移率主要受限于晶格散射， 求在(a) T = 200 K，及(b) T = 400 K时的电子迁移率。
n ni2 (9.65109)2 1.86104cm3
p
51015
1
qp p
1.6
10
19
1 5
1015
350
3.57cm
(c) 51015硼原子/cm3、1017砷原子/cm3及1017镓 原子/cm3

半导体器件物理ppt 共62页

半导体器件物理ppt 共62页


N
A
WE
显示三段掺杂区域的杂质浓度，发射
区的掺杂浓度远比集电区大，基区的
浓度比发射区低，但高于集电区浓度
。图4.3(c)表示耗尽区的电场强度分
E
布情况。图(d)是晶体管的能带图，
它只是将热平衡状态下的p-n结能带
直接延伸，应用到两个相邻的耦合p
＋-n结与n-p结。各区域中EF保持水平 。
EC EF
如 图 为 一 p-n-p 双 极 型 晶 体 管 的透视图，其制造过程是以p型半 导体为衬底，利用热扩散的原理 在p型衬底上形成一n型区域，再 在此n型区域上以热扩散形成一高 浓度的p＋型区域，接着以金属覆 盖p＋、n以及下方的p型区域形成 欧姆接触。
天津工业大学
现代半导体器件物理
双极型晶体管及相关器件 3
双极型晶体管工作在放大模式
IE
发射区
P
V EB
基区
n
IB
集电区
P V BC
IC
输出
图 (a) 为 工 作 在 放 大 模 式 下 的 共 基组态p-n-p型晶体管，即基极被输 入与输出电路所共用，图(b)与图(c) 表示偏压状态下空间电荷密度与电场
强度分布的情形，与热平衡状态下比
较，射基结的耗尽区宽度变窄，而集 基结耗尽区变宽。图(d)是晶体管工 作在放大模式下的能带图，射基结为 正向偏压，因此空穴由p＋发射区注 入基区，而电子由基区注入发射区。
流往基区的电子电流。
发射区 (P)
}I EP
I En
基区 (n) I BB
}
IB
空穴电流 和空穴流
图 4.5
集电区 (P)
}I CP
IC
ICn

半导体与器件物理全套课件

半导体与器件物理全套课件

微处理器的性能
100 G 10 G Giga
100 M 10 M
8080
8086
8028 6
8038 6
Peak
Advertised
Performance
(PAP)
Real Applied
Performance
(RAP)
41% Growth
Mega
Moore’s Law
8048 6 Pentium
2006 0.10 1.5—2
2009 0.07 <1.5
2012 0.05 <1.0
栅介质的限制
超薄栅 氧化层
大量的 晶体管
G
S
D
直接隧穿的泄漏电流 栅氧化层的势垒
tgate
栅氧化层厚度小于 3nm后
限制：tgate~ 3 to 2 nm
随着 tgate 的缩小，栅泄 漏电流呈指数性增长
栅介质的限制
PentiumPro
Kilo 1970
1980
1990
2000
2010
集成电路技术是近50年来发展最快的技术
等比例缩小(Scaling-down)定律
1974; Dennard; 基本指导思想是：保持MOS器件内部电 场不变：恒定电场规律，简称CE律 等比例缩小器件的纵向、横向尺寸，以增加跨导和减 少负载电容，提高集成电路的性能 电源电压也要缩小相同的倍数
在45nm以下？极限在哪里？22 nm? Intel, IBM…
10nm ? Atomic level?
第二个关键技术： 互连技术
铜互连已在 0.25/0.18um技术代 中使用；但在 0.13um后，铜互连 与低介电常数绝缘 材料共同使用；在 更小的特征尺寸阶 段，可靠性问题还 有待继续研究开发

半导体器件物理6施敏

半导体器件物理6施敏

半导体器件的应用领域
电子设备：包括计算机、手机、电视等 通信系统：包括移动通信、卫星通信等 电力系统：包括太阳能电池、风力发电等 医疗设备：包括医疗影像系统、医疗机器人等 军事领域：包括雷达、导弹等
03
施敏的生平与贡献
施敏的生平简介
施敏的出生背景
施敏的教育经历
施敏的学术成就
施敏的社会影响
施敏在半导体器件物理领域的贡献
施敏对半导体器 件物理理论的贡 献
施敏对半导体器 件物理领域的影 响力
施敏的学术贡献 对半导体器件物 理领域的影响
对半导体器件物理领域的展望和未来发展方向的探 讨
新材料和新技术的 引入将推动半导体 器件物理领域的进 步
人工智能和大数据 将在半导体器件物 理领域发挥重要作 用
未来半导体器件将 更加智能化和自适 应
半导体器件的基本原理
半导体材料特性：介绍半导体材料的导电特性、能带结构等基本知识。
半导体器件的基本结构：介绍半导体器件的基本结构和工作原理， 包括PN结、二极管、晶体管等。 半导体器件的工作原理：详细介绍半导体器件的工作原理，包括电流、 电压、电容等物理量的变化和相互作用。 半导体器件的特性参数：介绍半导体器件的特性参数，如伏安特性、 频率特性、噪声系数等，以及这些参数对器件性能的影响。
06
半导体器件物理的 应用领域
微电子学领域的应用
集成电路：将大量电子元件集成在一块芯片上，实现电子设备的微型化和高效化
晶体管：用于放大、开关、稳压等作用，是现代电子设备的基本元件
二极管：用于整流、检波、稳压等，是数字和模拟电路中的重要元件 集成电路在微电子学领域的应用：将大量电子元件集成在一块芯片上，实现电子设备的微 型化和高效化

半导体器件物理PPT幻灯片共43页

半导体器件物理PPT幻灯片共43页

谢谢！
36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
半导体器件物理PPT幻灯片
1、纪律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
ห้องสมุดไป่ตู้
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子

《半导体器件物理》课件

《半导体器件物理》课件
《半导体器件物理》PPT课件
目录 Contents
• 半导体器件物理概述 • 半导体材料的基本性质 • 半导体器件的基本结构与工作原理 • 半导体器件的特性分析 • 半导体器件的制造工艺 • 半导体器件的发展趋势与展望
01
半导体器件物理概述
半导体器件物理的定义
半导体器件物理是研究半导体材料和器件中电子和空穴的行为，以及它们与外部因 素相互作用的一门学科。
可以分为隧道器件、热电子器件、异质结器 件等。
半导体器件的应用
01
通信领域
用于制造手机、卫星通信、光纤通 信等设备中的关键元件。
能源领域
用于制造太阳能电池、风力发电系 统中的传感器和控制器等。
03
02
计算机领域
用于制造计算机处理器、存储器、 集成电路等。
医疗领域
用于制造医疗设备中的检测器和治 疗仪器等。
04
02
半导体材料的基本性质
半导体材料的能带结构
总结词
能带结构是描述固体中电子状态的模 型，它决定了半导体的导电性能。
详细描述
半导体的能带结构由价带和导带组成 ，它们之间存在一个禁带。当电子从 价带跃迁到导带时，需要吸收或释放 能量，这决定了半导体的光电性能。
载流子的输运过程
总结词
载流子输运过程描述了电子和空穴在 半导体中的运动和相互作用。
•·
场效应晶体管分为N沟道 和P沟道两种类型，其结 构包括源极、漏极和栅极 。
场效应晶体管在放大、开 关、模拟电路等中应用广 泛，具有功耗低、稳定性 高等优点。
当栅极电压变化时，导电 沟道的开闭状态会相应改 变，从而控制漏极电流的 大小。
04
半导体器件的特性分析
半导体器件的I-V特性

半导体器件物理 课件

半导体器件物理 课件

2
16
4、本征载流子浓度
E EC E Ei n ni N C exp i p pi NV exp V kT kT Eg EC EV ni pi N C NV exp N C NV exp kT kT Eg 2 2 AT exp n p i i kT
Si
Si
Si Si Si
Si
Si
Si Si Si
Si p
Si Si
Si
Si
Si Si Si
Si Si
B Si
Si
Si
+
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si Si
B Si Si
+
Si
Si
Si
p
Si
施主杂质 EC
受主杂质
+
-
EC
+
+
+
+
EC
0.016~0.065eV
0.04~0.05eV
EV
dN(x)/dx|x=xj = C
突变结近似--dN(x)/dx|x=xj =|C| ○单边突变结—对于突变结，若p区掺杂浓度远高于n区掺杂浓度，或反之。 即：ＮＡ＞＞ＮＤ，用p＋n表示；ＮＤ＞＞ＮＡ，用pn＋表示。 ★理论上通常将pn结按突变结或线性缓变结近似处理。
线性缓变结
突变结变结近似
27
三、pn结基本物理特性
简并半导体
23
Part Ⅱ Bipolar Devices

半导体器件物理 施敏 第二版共48页PPT

半导体器件物理 施敏 第二版共48页PPT
和NA-。这样一来，产生了一个电场BJ阻止它们的
继续扩散。
在平衡态，扩散=漂移, BJ =常数
p
-- ++ -- ++
n
电荷和电势分布满足Poisson方程： BJ
ddx22 ss,sq(NDNApn)
内建电势
内建电势概念
在热平衡时p型和n型中性区的总静电势差
VbinpkqTlnND ni2NA
4.3 耗尽区
4.3.1 突变结电场电势分布
耗尽层近似
假定：ND ，NA 是常数
耗尽层近似
Possion方程
耗尽层近似
总耗尽层宽度为： xm xn xp
N区有： E(x)E mqsD N xqsD N (xxn)
P区： E(x)ddxqsN A(xxp)
电场随x线性变化，在x=0时达最大值：
反向偏压势垒电容
C J V b i V R （ n当 V RV b i时 ， C J V R n ）
其中对线性缓变结n=1/3，突变结n=1/2 ，超突变结 n>1/2 电压灵敏度：超突变结>突变结>线性缓变结
VR p+
n
超突变结m=-3/2 线性缓变结m=1 突变结m=0
三种结的杂质分布
4.5.1 理想情况
耗尽区边界的
np
n p0
e x p（
qV kT
）
少数载流子浓度
pn
pn0
e x p（
qV kT
）
稳态连续方程：
总电流是常数
D Jpdd J2 （P 2 xxp n）J （n p -xE p）d =d J S[p exx p（ qkpvT） 10]

物理半导体器件物理PPT课件

物理半导体器件物理PPT课件

部分 插图为串联的电容器
C / Co
1.0
10Hz
0.8
102 Hz
Si SiO2
0.6
NA d
1.451016 200nm
cm3103
Hz
104 Hz 105 Hz
20 10
0
10
20
V /V
(b) C V图的频率效应
图 5.7
第15页/共71页
MOS二极管
例2：一理想MOS二极管的NA=1017cm-3且d=5nm，试计算其C-V曲线中的 最小电容值．SiO2的相对介电常数为3.9。
Co V
Co d Cj
VT
Cmin
0
V /V
(a) 高频MOS C－V图，虚线显示其近似
部分 插图为串联的电容器
对于n型衬底，只需变更相对应符号与标志后(如将Qp换成Qn)，得图到5.7 类似的表达式．与p型衬底相比：
(1)电容-电压特性具有相同的外观，彼此成镜面对称， (2) p型衬底的 VT > 0， n型衬底的VT < 0 ．
当 np = NA 时，开始产生强反型; 当 np > NA 时，处于强反型。
EC Ei
Qm
EF
发生强反型后：
V 0 EF
EV
0
V 0
(1) 反型层的宽度 xi ≈ 1nm ~ 10nm，且xi<<W(；b) 耗尽时EF
(2) 随V的增加，能带稍微增加弯曲程度，np急剧
增大，而W不再增大，达到最大值；
(a) M(aO)SM二O极S二管极的管透的视透图视图
(b)) MMOOSS二二极极管管的的剖剖面图面图
当金属板相对于欧姆接图图触55. .为11 正偏压时，V>0； 当金属板相对于欧姆接触为负偏压时，V<0．

半导体器件物理 施敏 第二版页PPT文档

半导体器件物理 施敏 第二版页PPT文档
第4章 PN结
4.1 基本工艺步骤 4.2 热平衡状态 4.3 耗尽层 4.4 耗尽层势垒电容 4.5 电流-电压特性 4.6 电荷储存与暂态响应 4.7 结击穿 4.8 异质结
本章主题
电特性和物理特性上p-n结的形成 在偏压下，结耗尽层的特性 电流在p-n结的输运，产生及复合对其的影响 p-n结的电荷储存对其暂态响应的影响 发生在p-n结的雪崩倍增及其对最大反向电压
变容器
许多电路应用p-n结在反向偏压电压变 化特性，达此目的的p-n结称为变容器
反向偏压势垒电容
C J V b i V R （ n当 V RV b i时 ， C J V R n ）
其中对线性缓变结n=1/3，突变结n=1/2 ，超突变结 n>1/2 电压灵敏度：超突变结>突变结>线性缓变结
VR p+
n
超突变结m=-3/2 线性缓变结m=1 突变结m=0
三种结的杂质分布
耗尽区宽度和反向偏压的关系 w （VR）1/（m+2）
CJ W S VR 1（ / m2）
4.5 电流电压特性
理想电流电压特性基于如下假设
1 耗尽区为突变边界，边界之外为电中性 2 在边界的载流子浓度和静电电势有关 3 小注入情况，（在中性区边界，多数载 流子因加上偏压改变的量可忽略） 4 在耗尽区内无产生和复合电流，空穴电 子为常数
继续扩散。
在平衡态，扩散=漂移, BJ =常数
p
-- ++ -- ++
n
电荷和电势分布满足Poisson方程： BJ
ddx22 ss,sq(NDNApn)
内建电势
内建电势概念
在热平衡时p型和n型中性区的总静电势差

半导体器件物理施敏(共5张PPT)

半导体器件物理施敏(共5张PPT)

（四）MOS结构
• 金属-氧化物界面和氧化物-半导体界面结 合的结构；
• 用MOS结构当作栅极,再用两个p-n结分别 当作漏极和源极,就可以制作出金氧半场 效应晶体管(MOSFET)；
• 目前集成电路中最重要的器件。
半导体器件物理施敏
ห้องสมุดไป่ตู้
（一）金属半导体接触
• 可以用来做整流接触,具有单向导电性；
• 也可以用来做欧姆接触,电流双向通
过。
（二）p-n结(junction)
• 一种由p型和 n型半导体接触形成的结，是 大部分半导体器件的关键基础结构； 由两种不同材料的半导体接触形成的结；
也可以用来做欧姆接触,电流双向通过。 也可以用来做欧姆接触,电流双向通过。
• 是快速器件和光电器件的关键构成要素。 也可以用来做欧姆接触,电流双向通过。
（三）异质结(heterojunction) （三）异质结(heterojunction) （三）异质结(heterojunction) （三）异质结(heterojunction) 加上另一个p型半导体就可以形成一个p-n-p双极型晶体管； 由两种不同材料的半导体接触形成的结； 加上另一个p型半导体就可以形成一个p-n-p双极型晶体管； 加上另一个p型半导体就可以形成一个p-n-p双极型晶体管； （三）异质结(heterojunction)
• 加上另一个p型半导体就可以形成一个p-n-p 由两种不同材料的半导体接触形成的结；
结合三个p-n结就可以形成p-n-p-n结构,叫做可控硅器件。 金属-氧化物界面和氧化物-半导体界面结合的结构；
双极型晶体管； 加上另一个p型半导体就可以形成一个p-n-p双极型晶体管；
（三）异质结(heterojunction) 结合三个p-n结就可以形成p-n-p-n结构,叫做可控硅器件。 由两种不同材料的半导体接触形成的结；
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江西科技师范大学
半导体器件物理 如图，晶面ACC’A’在 坐标轴上的 截距为1，1，∞， 其倒数为1，1，0， 此平面用密勒指数表示 为（110）， 此晶面的晶向（晶列指 数）即为[110]；
晶面ABB’A’用密勒指 数表示为（ 100 ）；
晶面D’AC用密勒指数 表示为（ 111 ）。
江西科技师范大学
禁带比较窄，常 温下，部分价带 电子被激发到空 的导带，形成有 少数电子填充的 导带和留有少数 空穴的价带，都 能带电
3~6eV
能带被电 子部分占 满，在电 场作用下 这些电子 可以导电
禁带很 宽，价 带电子 常温下 不能被 激发到 空的导 带
硅1.12eV
锗0.67 eV
砷化镓 1.42 eV 江西科技师范大学
半导体器件物理
第 章 半导体特性
1.1 半导体的晶格结构 1.2 半导体的导电性 1.3 半导体中的电子状态和能带
1
1.4 半导体中的杂质与缺陷
1.5 载流子的运动 1.6 非平衡载流子 1.7 习题
江西科技师范大学
半导体器件物理
● —— 本章重点
半导体材料的晶格结构 电子和空穴的概念 半导体的电性能和导电机理 载流子的漂移运动和扩散运动
半导体器件物理
共有化运动
由于晶体中原子的周期性 排列而使电子不再为单个 原子所有的现象，称为电 子共有化。
半导体中的电子是在周期性排列 且固定不动的大量原子核的势场 和其他大量电子的平均势场中运动。 这个平均势场也是周期性变化的， 且周期与晶格周期相同。
在晶体中，不但外层价电 子的轨道有交叠，内层电 子的轨道也可能有交叠， 它们都会形成共有化运动； 但内层电子的轨道交叠较 少，共有化程度弱些，外 层电子轨道交叠较多，共 有化程度强些。
江西科技师范大学
半导体器件物理
能级
能带
当原子之间距离逐步接近时，原子周围电子的能 级逐步转变为能带，下图是金刚石结构能级向能 带演变的示意图。
江西科技师范大学
半导体器件物理
●允带 允许电子存在的一系列准 连续的能量状态 ● 禁带 禁止电子存在的一系列能 量状态
● 满带
被电子填充满的一系列准 连续的能量状态 满带不导电 ● 空带 没有电子填充的一系列准 连续的能量状态 空带也不导电 图1-5 金刚石结构价电子能带图（绝对零度） 江西科技师范大学
解
江西科技师范大学
半导体器件物理
例1-2
硅（Si）在300K时的晶格常数为5.43Å。请计算出每立方厘米体 积中硅原子数及常温下的硅原子密度。（硅的摩尔质量为 28.09g/mol）
解
江西科技师范大学
半导体器件物理
晶体的各向异性
沿晶格的不同方向，原子排列的周期 性和疏密程度不尽相同，由此导致晶体在 不同方向的物理特性也不同 。
江西科技师范大学
半导体器件物理 光照与半导体
光照对半导体材料的导电能力也有很大的影响。 例如，硫化镉（CdS）薄膜的暗电阻为几十兆欧， 然而受光照后，电阻降为几十千欧，阻值在受光照以 后改变了几百倍。 光敏电阻 成为自动化控制中的一个重要元件。
江西科技师范大学
半导体器件物理 其他因素与半导体
除温度、杂质、光照外，电场、磁场及其他 外界因素（如外应力）的作用也会影响半导体材 料的导电能力。
热敏电阻 对温度敏感，体积又小，热惯性也小， 寿命又长，因此在无线电技术、远距离控制与测量、 自动化等许多方面都有广泛的应用价值。
江西科技师范大学
半导体器件物理 杂质与半导体
杂质对半导体材料导电能力的影响非常大。 例如，纯净硅在室温下的电阻率为2.14×107Ω·m， 若掺入百分之一的杂质（如磷原子），其电阻就会 降至20Ω·m。 虽然此时硅的纯度仍旧很高，但电阻率却降至 原来的一百万分之一左右，绝大多数半导体器件都 利用了半导体的这一特性。
江西科技师范大学
半导体器件物理
金刚石结构
由两个面心立方结构 沿空间对角线错开四 分之一的空间对角线 长度相互嵌套而成。
硅（Si） 锗（Ge）
江西科技师范大学
半导体器件物理 大量的硅（Si）、锗 （Ge）原子靠共价键 结合组合成晶体，每 个原子周围都有四个 最邻近的原子，组成 正四面体结构， 。这 四个原子分别处在正 四面体的四个顶角上， 任一顶角上的原子各 贡献一个价电子和中 心原子的四个价电子 分别组成电子对，作 为两个原子所共有的 价电子对。
半导体器件物理
●导带
有电子能够参与导电的能带， 但半导体材料价电子形成的高 能级能带通常称为导带。
●价带
由价电子形成的能带，但半导体 材料价电子形成的低能级能带通 常称为价带。
●禁带宽度/Eg
导带和价带之间的能级宽度， 单位是能量单位：eV（电子伏特）
江西科技师范大学
半导体器件物理 图1-6 导体、绝缘体、半导体的能带示意图
江西科技师范大学
半导体器件物理
晶面指数（密勒指数）
• 任何三个原子组成的晶面在空间有许多和它相同 的平行晶面 • 一族平行晶面用晶面指数来表示 • 它是按晶面在坐标轴上的截距的倒数的比例取互 质数 • (111)、(100)、(110) • 相同指数的晶面和晶列互相垂直。
江西科技师范大学
半导体器件物理 1.2 半导体的电性能 温度与半导体 半导体的电导率随温度升高而迅速增加。 金属电阻率的温度系数是正的（即电阻率随温 度升高而增加，且增加得很慢）； 半导体材料电阻率的温度系数都是负的（即温 度升高电阻率减小，电导率增加，且增加得很快）。
江西科技师范大学
半导体器件物理 在20世纪50年代初期，锗曾经是最主要 的半导体材料，但自60年代初期以来，硅已 取而代之成为半导体制造的主要材料。
硅
（Si）
现今我们使用硅的主要原因，是因为硅 器件工艺的突破，硅平面工艺中，二氧化硅 的运用在其中起着决定性的作用，经济上的 考虑也是原因之一，可用于制造器件等级的 硅材料，远比其他半导体材料价格低廉，在 二氧化硅及硅酸盐中硅的含量占地球的25%， 仅次于氧。 到目前为止，硅可以说是元素周期表中 被研究最多且技术最成熟的半导体元素。
五种常见的晶格结构
●简单立方结构 ●体心立方结构
●面心立方结构 ●金刚石结构 ●闪锌矿结构 釙(Po) 江西科技师范大学
半导体器件物理
晶体的原子按一 定规律在空间周 期性排列，称为 晶格。
体心立方结构
钠（Na） 钼（Mo）
钨（W）
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面心立方结构
铝（Al）
铜（Cu）
金（Au） 银（Ag）
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练习
试求ADD’A’的密勒指数。
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晶列指数——晶向指数
• 任何两个原子之间的 连线在空间有许多与 它相同的平行线。 • 一族平行线所指的方 向用晶列指数表示 • 晶列指数是按晶列矢 量在坐标轴上的投影 的比例取互质数 • [111]、[100]、[110]
E1
原子核
E2 E3
能级
电子受到原子核和其 他电子的共同作用。
轨道 电子云在空间分布几率最 大值，即轨道上，电子出现的几 率最大。
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半导体器件物理 晶体中的电子
制造半导体器件所用的材 料大多是单晶体。 单晶体是由原子按一定周 期重复排列而成，且排列 相当紧密，相邻原子间距 只有零点几个纳米的数量 级。 当原子间距很小时，原子间的电子轨道将相遇而交叠，晶体中每个原子 的电子同时受到多个原子核和电子（包括这个原子的电子和其他原子的 电子）作用。 电子不仅可以围绕自身原子核旋转，而且可以转到另一个原子周围，即 同一个电子可以被多个原子共有，电子不再完全局限在某一个原子上， 可以由一个原子转到相邻原子，将可以在整个晶体中运动。 江西科技师范大学
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思考
• 既然半导体电子和空穴都能导电，而导 体只有电子导电，为什么半导体的导电 能力比导体差？
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●导带底EC 导带电子的最低能量
●价带顶EV
价带电子的最高能量 ●禁带宽度 Eg
Eg=EcLeabharlann Ev●本征激发由于温度，价键上的电子 激发成为准自由电子，亦 即价带电子激发成为导带 电子的过程 。
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例1-1
假使体心结构的原子是刚性的小球，且中心原子与立方体八个角落 的原子紧密接触，试算出这些原子占此体心立方单胞的空间比率。
解
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练习
假使面心结构的原子是刚性的小球，且面中心原子与 面顶点四个角落的原子紧密接触，试算出这些原子占此面 心立方单胞的空间比率。
图1-7 一定温度下半导体的能带示意图
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注意三个“准”
• 准连续 • 准粒子 • 准自由
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练习
• 整理空带、满带、半满带、价带、导带、 禁带、导带底、价带顶、禁带宽度的概 念。 • 简述空穴的概念。
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半导体器件物理 1.4 半导体中的杂质和缺陷 理想的半导体晶体 十分纯净 不含任何杂质 晶格中的原子严格 按周期排列的 实际应用中的 半导体材料
在硅晶体中，若以105个硅原子中掺入一个杂质原 子的比例掺入硼（B）原子，则硅晶体的导电率在室温 下将增加103倍。 用于生产一般硅平面器件的硅单晶，位错密度要求 控制在103cm-2以下，若位错密度过高，则不可能生产出 性能良好的器件。 （缺陷的一种）
例2
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半导体器件物理 理论分析认为
晶面指数（密勒指数）
常用密勒指数来标志晶向的不同取向。 密勒指数是这样得到的： （1）确定某平面在直角坐标系三个轴上的截点，并 以晶格常数为单位测得相应的截距； （2）取截距的倒数，然后约简为三个没有公约数的 整数，即将其化简成最简单的整数比； （3）将此结果以“（hkl）”表示，即为此平面的密 勒指数。