半导体物理-01new

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1、陆昉上课时间：周二3-4节;周五5-6节（双周）地点:HGX208光华楼西辅楼208室办公地点：综合楼201室;Tel:13661653594Email地址:fanglu@fudan.edu.cn课件下载：ftp://10.107.0.48课程简介¢课程性质半导体研究领域的专业基础课量子力学统计物理¢课程特点内容广、概念多、注重解决实际问题¢课程要求固体物理着重物理概念及物理模型基本的计算公式¢课程成绩半导体物理平时30％期末考试70%（半开卷）半导体半导体半导体¢不无故缺课，认真完成习题材料器件工艺¢参考书<<半导体物理学>>钱佑华<<半导体物理

2、学>>叶良修半导体集成电路绪言一、什么是半导体(semi-conductor)？导体半导体绝缘体电阻率ρ10-6～10-410－4～1010>1010(Ωcm)LLR=ρSS二、哪些因素影响半导体的电阻率？杂质对半导体电阻率的影响硼/1百万磷/1百万硅2x1050.2Ωcm2x105硅的纯度仍高达99.9999%温度对半导体的影响ρ纯硅纯硅:T=300Kρ=2x10:T=300Kρ=2x105ΩΩcmcmT=320Kρ=2x104ΩΩcmcm半导体金属的温度系数是正的金属？T半导体的温度系数是负半导体的温度系数要比金属大的多？光照对半导体的影响硫化

3、镉(CdS)半导体薄膜，无光照时的暗电阻为几十MΩ，当受光照后电阻值可以下降为几十KΩ。气体、压力、磁场等对半导体电阻率都产生较大的影响三、半导体的发展历史及前景ò第一阶段：现象观察(1833-1931年)*1833年：M.Faraday发现半导体所具有的负电阻温度系数ρ半导体金属T*1873年：W.Smith首次发现半导体的光电导效应*1874年：F.Braun首次发现半导体的整流效应1883年：制造出硒整流器1927年：制造出氧化亚铜整流器*1879年：Hall首次发现Hall效应（半导体RH>0,RH<0)*1931年：H.Dember首次发

4、现了光电池效应ò第二阶段：理论指导*1931年：A.H.Wilson通过解薛定谔方程发展了能带理论*1942年前后，多位科学家提出了基本类似的整流理论ò第三阶段：晶体管诞生*1947年：Bardeen等人制造了第一个晶体管JohnBardeenWilliamBradfordShockley诺贝尔WalterH.Brattain1956晶体管的三位发明人：巴丁、肖克莱、布拉顿ò第四阶段：集成电路出现*1958年：杰克-S-基尔比发明第一块集成电路SSIMSILSIVLSIULSIGSI2233557799元件数<1010~1010~1010~1010

5、~10>1022446688门数<1010~1010~1010~1010~10>10*1966年：形成大规模集成电路*1971年:英特尔公司研制出诺贝尔第一块CPU集成电路4004(4位)*1973年:8008(8位)；2000*1978年:8086(16位)；……1946年，世界上第一台电子计算机诞生，重30吨，用18000个电子管，电子管寿命有限，平均工作时间2.5小时第一个微处理器PENTIUM4微处理器芯片（0.18微米，1.7GHz,4200万个元件）2001年集成电路发展的Moore定律（1965年）:晶体管数目（集成度）每十八个月增长

6、一倍（即每三年增至四倍）808080868028680386PentiumPro80486Pentium109动态随机存储器256Mb▲864Mb10DRAM▲16Mb807867▲●10●4Mb●Pent.Pro▲1MbPentium106▲●80486的晶体管数256Kb上▲●8038610564Kb▲●8028616Kb●80864▲104Kb▲微处理器1Kb●●8080/8085▲●单位芯片3●40048008Microprocessors101970197519801985199019952000年份微电子->纳电子0.250.2沟道长度

7、0.15(微米0.1)0.0501997199920012003200620092012上海IC产业发展战略目标年份2000200520102015销售收入(亿美元)7301655005年平均年增长率（%）344125国内IC应用市场占有率2%9%30%50%国际市场占有率043%0.43%1%3%5%生产线技术水平8"/0.358"/0.1812"/0.1012"/0.05•上海贝岭：7.88亿美元，6英寸，0.5~0.35微米•华虹NEC：12亿美元•上海宏力：16亿美元，8英寸，0.25微米•上海中芯国际(SMIC)：30亿美元，8英寸，02

8、50.25微米•上海华力微电子有限公司：145亿RMB,12英寸，20102010--11--1919投产浦东构造“世界级