半导体材料复习资料
绪论
1.半导体的基本特性？
①电阻率大体在10-3~109Ω•cm范围
第一章
⒈比较SiHCl3氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点？
⑴三氯氢硅还原法
优点：产率大，质量高，成本低，是目前国内外制备高纯硅的主要方法。
缺点：基硼、基磷量较大。
⑵硅烷法
优点
①除硼效果好；（硼以复盐形式留在液相中）
②无腐蚀，降低污染；（无卤素及卤化氢产生）
③无需还原剂，分解效率高；
④制备多晶硅金属杂质含量低（SiH4的沸点低）
缺点：安全性问题
相图
写出合金Ⅳ由0经1-2-3的变化过程
第二章
⒈什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？
答：⑴分凝现象：含有杂质的晶态物质溶化后再结晶时，杂质在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同，这种现象较分凝现象。
⑵平衡分凝系数：固液两相达到平衡时，固相中的杂质浓度和液相中的杂质浓度是不同的，把它们的比值称为平衡分凝系数，用K0表示。
K0=C S/C L
⑶有效分凝系数：为了描述界面处薄层中杂质浓度偏离对固相中杂质浓度的影响，通常把固相杂质浓度C S与固体内部的杂质浓度C L0的比值定义为有效分凝系数K eff
K eff=C S/C L0
⒉写出BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。
⒊分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度CS公式，并说明各个物理量的含义。
①正常凝固过程：
C S=KC0(1-g)k-1C0：材料凝固前的杂质浓度
K：分凝系数。不同杂质的不同K值可以通过查表得出。
②一次区熔过程：
C S=C O[1-(1-K)e-Kxl]
C0：锭条的原始杂质浓度
x：已区熔部分长度
K:分凝系数
l：熔区长度
⒋说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。
⑴一次区熔时C S=C O[1-(1-K)e-Kxl],l→大，C S→小→提纯效果好→→l越大越好
⑵极限分布时（K一定）K=Bl/（e Bl-1）A=C0BL/(e BL-1) C S（x）=Ae Bx
l→大，B→小，A→大，C S→大，提纯的效果越差→→l越小越好
所以对于实际区熔，前几次应该用大熔区，越到后面越接近极限分布，应该用小熔区。
非均匀成核：临界半径r*=-2σαβ/△g V 形核功△G非均*=16πσαβ3/3△g V2f（θ）△G非均*＜△G均*
因此非均匀成核要比均匀成核容易得多。
3.简述Kossel模型和Frank模型要点。
Kossel模型要点：一个原子在晶格上的稳定性由其受周围原子的作用力大小
决定，晶体表面上不同格点位置所受的吸引力是不相同的，生长基元优先生长在最稳定的位置，吸引力大小：扭折处>台阶上>表面上>棱边上>晶角处。
Frank模型要点：在生长晶面上，螺旋位错露头点可作为晶体生长的台阶源（自然二维晶核），当生长基元（原子或分子）扩散到台阶处，台阶便向前推进，晶体就生长了，螺旋位错形成的台阶具有以下特点：
①永不消失的台阶，像海浪一样向前推进
②不需要二维成核过程
③生长连续，过饱和度低
4.写出杰克逊因子的表达式并指出各参数的物理意义。
L。/kT E:物质相变熵，决定于物质的本性，共存两相的类别
T E为相变时平衡温度
L。为单个原子相变时内能的改变，并可近似的看作相变潜热
L。/T E为单个原子的相变熵
y1 v 取向因子，取决于晶体结构和界面的取向，反应晶体的各向异性
v 为晶体内部的一个原子的近邻原子数，与晶体结构有关
y1为原子在界面内水平方向的近邻原子数，它取决于界面的取向
5.写出熔体生长时单晶炉内热场的基本要求并作出解释
①熔体中：纵向温度梯度（dT/dz）L>0，径向温度梯度（dT/dr）L>0
即熔体内部温度高于熔点，保证熔体中不发生均匀成核同时坩埚璧处温
度高于熔点，保证坩埚边缘处不发生非均匀成核。
②晶体中（dT/dz）s<0,且大小相当，既能排出相变潜热又不因过大使缺陷增加而影响晶体的完整性。
6.写出熔体生长的界面热流连续方程并讨论晶体直径，生长速度与晶体散热和熔体供热之间的关系。说明实际生产中如何控制晶体直径。
（1）界面热流连续方程
（2）晶体直径，生长速度与晶体散热和熔体供热的关系
①(dT/dz)s→大或(dT/dz)L→小，生长速度f→大
(dT/dz)s过大，晶体完整性降低（晶体残留热应力大，且不利于晶格整理
及位错攀移滑移）
(dT/dz)L过小，产生组分过冷，使得固液界面不平坦，导致枝蔓生长甚至多
晶。
②体系的最大生长速度（极限值），在理论上(dT/dz)L=0时，可得
（2）晶体直径，生长速度与晶体散热和熔体供热的关系
F=Qc-QL/Ad(～H)
③生长速度f一定时，A=（Qc-QL）/fdH
Qc→大或QL→小，A→大(非稳定生长→建立新的稳态）
④A，f一定时（等径匀速生长），（Qc-QL）要一定，即QL要随Qc 变化
（3）实际生产中控制晶体直径
①晶体生长速度与生长的晶体半径成反比
②在实际生产中，常用改变拉晶速度与加热功率来控制晶体半径
7.熔体生长的晶体中温度分布规律
（1）温度分布以晶体旋转轴z为对称轴，当r,z一定时，温度也相同；因此在z一定，即在一个水平面上,以r为半径的圆周上各点的温度都相同
