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第一章半导体器件失效分析概论1*失效分析的产生与发展随着微电子学的飞速发展，半导体器件已广泛应用于宇航/军事/工业和民用产品中。
所以对半导体器件的可靠性研究也更加重要。
半导体器件的可靠性的研究主要包括两方面：一是评价可靠性水平（如可靠性数学/可靠性试验/可靠性评估等）；二是如何提高可靠性（如失效分析/失效物理/工艺监控/可靠性设计等）。
虽然器件可靠性研究首先是从评价可靠性水平开始的，但研究重点逐渐在转向如何提高可靠性方面。
因为可靠性研究不仅是为了评价器件可靠性，更重要的是为了提高可靠性，所以失效分析的失效物理研究越来越受到广大可靠性工作者的重视。
失效分析和失效物理研究的迅速发展并不单是为了学术研究的需要，更重要的是为了满足可靠性工程迅速发展的需要。
特别是60年代以后，随着可靠性研究的发展和高可靠半导体器件及大规模集成电路的出现，可靠性研究遇到了难以克服的困难（例如失效率10-7意味着10000个器件作1000小时试验之后才能得出这一结果）。
第二，半导体器件和集成电路的品种及工艺更新速度很快，使得过去取得的可靠性数据常常变得不适用。
第三。
当代电子设备和系统的日益复杂化/综合化，并对器件提出了高可靠的要求。
为了解决以上的问题，迫切需要一种既省时间，又省费用的可靠性研究方法。
失效分析和失效物理研究就是为了达到这一目的而迅速发展起来的，发展的情况如表1-1所示。
路两项发明，开辟了利用集成电路的新时期，使集成电路的可靠性得到了很大提高，并成功地用于“民兵”洲际弹道导弹，成为美国宇航局在阿波罗计划中广泛使用集成电路的典范。
集成电路用于“民兵”导弹在可靠性方面的意义可定量说明如下：在1958年，要求微型电路的平均失效率为7*10-9。
然而，那时侯晶体管的失效率大约是1*10-5。
“民兵”计划的改进措施（主要是以失效分析为中心的元器件质量保证计划）致使集成电路的失效率降低到3*10-9。
其中失效分析对半导体器件可靠性的提高发挥了很大的推动作用。
有机⾼分⼦半导体材料的导电与⼯作原理有机⾼分⼦半导体材料的导电与⼯作原理及与硅基材料的⽐较摘要：本⽂从原理⾓度出发，对有机⾼分⼦半导体材料的导电模型与原理，有机⾼分⼦半导体材料器件的简要⼯作原理进⾏阐述，并将该材料的性能与硅基半导体材料相⽐较，最后对有机⾼分⼦半导体材料的发展提出⾃⼰的看法。
关键词：有机⾼分⼦半导体原理器件性能⽐较1.背景：随着⽆机半导体材料的发展、成熟与产业化，有机半导体材料以其种类多样性与巨⼤的应⽤潜⼒逐渐受到⼴泛关注。
在有机电⼦领域的⼏项杰出成就，如1986年和1987年由Eastman Kodak 的Tang[4,5]等提出的有机光⽣伏打电池（OPVC）和有机发光⼆极管(OLED)，为有机半导体的实际应⽤打下了基础。
1986年有机场效应晶体管（OFET）也随之出现。
与此同时，关于有机半导体的结构模型与导电原理的研究也成为了进⼀步解决其不⾜与优化其性能的基本出发点。
⾼分⼦链紧束缚模型（SSH）的建⽴，⾼分⼦⼆聚现象的发现，1979年Su,Schrieffer与Heegerd对于孤⼦、极化⼦、双极化⼦等载流⼦概念的提出，激⼦在有机材料中的重新定位，跃迁机制对于迁移率的解释等，使⼈们对其基本规律有了⼀定程度的认识,并在积极地发展与完善。
2.有机⾼分⼦导体材料的分⼦结构与基本特征有机⾼分⼦半导体，如聚⼄炔，普遍存在共轭⼤π键结构，由成键π轨道与反键π*轨道构成。
两者可分别相当于能带理论中的导带与价带，两个轨道之间的能级差称为带隙。
许多⾼分⼦半导体的带隙处于1.5~3.0eV之间，处于可见光范围，⼗分合适作为太阳能电池。
然⽽从整体来看，诸多较长的分⼦链通过范德华⼒相互纠缠在⼀起形成⽆序结构，⼀条分⼦链⾃⾝也有许多扭转变形，产⽣的结点破坏了共轭作⽤，由此关联的导电机制也更加复杂。
SSH模型认为，有机⾼分⼦固体可简化为具有⼀维特性的⾼分⼦弱耦合⽽成，并且电⼦在某⼀个碳原⼦附近时，将较紧地被该碳原⼦束缚⽽其他碳原⼦对其影响较⼩，及“紧束缚近似”，通过⼀系列计算描述晶格原⼦(碳原⼦)的移动和与电⼦的相互作⽤。
半导体材料与器件原理半导体材料与器件原理是电子学领域中的重要基础知识，对于现代电子设备的设计和制造起着关键的作用。
本文将从半导体材料的基本特性入手，探讨半导体器件的工作原理及其应用。
一、半导体材料半导体材料是在导体和绝缘体之间的一类材料，具有特殊的电子结构和电导特性。
晶体硅和锗是最常见的半导体材料，其晶体结构具有规则的排列，形成能带结构。
能带是描述材料中电子能量分布的概念，包括价带和导带。
当材料中存在自由电子或空穴时，即一种非常稳定的能级电子或空穴从价带跃迁到导带，导致材料具有一定的电导性质。
半导体材料的导电性能受到掺杂的影响。
N型半导体是通过掺入杂质使得半导体材料带有过多的自由电子，从而提高了导电性能。
P型半导体则是通过掺入杂质使得材料带有过多的空穴，从而改变了材料的导电性质。
二、半导体器件原理1. 肖特基二极管肖特基二极管是一种使用肖特基结构的半导体器件。
肖特基结构是由金属和P型半导体组成的。
其工作原理基于金属与半导体间的能带差异，使得只有在正向偏置时电流才能够通过。
肖特基二极管具有快速开关特性和低反向漏电流的特点，广泛应用于高频电路和功率电源等领域。
2. 双极型晶体管双极型晶体管是一种常见的放大器件和开关器件。
它由P型半导体和N型半导体组成的三层结构构成。
双极型晶体管工作原理基于控制弱电信号导致大电流输出的特性。
通过控制基极电流，可以调节集电极和发射极之间的电流放大倍数。
3. 金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）金属氧化物场效应晶体管是一种具有电流放大和开关作用的器件。
它由大量的金属、氧化物和N型半导体组成。
MOSFET的工作原理基于栅极电压控制源极与漏极之间的电流流动。
通过调节栅极电压，可以改变源极与漏极之间的电流以实现放大或开关的功能。
三、半导体材料与器件的应用半导体材料和器件在现代电子技术中被广泛应用。
例如，可见光和红外线激光器是基于半导体材料的，广泛用于通信、医疗和工业领域。
光电二极管和太阳能电池是利用半导体材料的光电效应实现能量转换和传感的重要器件。
《半导体材料与器件》课程教学大纲课程编号：课程名称：半导体材料与器件英文名称：Semiconductor materials and devices课程类型：专业课课程要求：选修学时/学分：32/2 （讲课学时：32 ）适用专业：功能材料一、课程性质与任务半导体材料与器件是现代自动化、微电子学、计算机、通讯等设备仪器研制生产的基础材料及核心部件，具有专门的生产设备、工艺和方法，在现代各方面得到大量的研究和应用，半导体材料与器件是功能材料工程专业一门主要的专业方向课。
通过本课程的学习使学生掌握半导体材料与器件的基础理论、主要的生产技术、工艺原理和方法。
为今后从事相关工作奠定良好的基础。
二、课程与其他课程的联系本课程涉及功能材料的晶体结构和物理性能，应在《材料科学基础》《功能材料物理基础》和《材料物理化学》课程之后进行授课。
三、课程教学目标1.掌握半导体材料物理的基本理论，硅、锗和化合物半导体材料结构和性能。
（支撑毕业能力要求1,4,5）2.了解和掌握常见半导体材料的结构与性能的关系，能够正确选择和使用半导体材料，能够提高和改善常见半导体材料的相关性能。
（支撑毕业能力要求1,3,4,5,7）3.掌握利用各种电子材料制备双极性晶体管、MOS场效应晶体管、结型场效应晶体管及金属-半导体场效应晶体管、功率MOS场效应晶体管、绝缘栅双极晶体管IGBT、LED和厚、薄膜集成电路的技术及生产工艺，能够对设计和实验结果进行综合分析。
（支撑毕业能力要求3,4,5,12）4.能够使学生充分利用所学的半导体材料知识，在半导体和微电子材料领域研究、开发、生产高质量器件，为信息行业发展提供基础硬件支持，为国民经济服务。
（支撑毕业能力要求3,4,5,7）四、教学内容、基本要求与学时分配五、其他教学环节（课外教学环节、要求、目标）无六、教学方法本课程以课堂理论教学为主，通过理论讲授、提问、讨论、演示等教学方法和手段让学生理解授课的基本内容，结合完成作业等教学手段和形式完成课程教学任务。
