半导体物理第一章01new

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1、教材《半导体物理学》半导体物理半导体物理（第7版）刘恩科，朱秉升，罗晋生编电子工业出版社黄正兴：创新园大厦A416Email:huangzx@dlut.edu.cn1/63第一章012/63参考书一、什么是半导体？半导体收音机？六十年代开始出现晶体管收音机。在当时，电子管收音机更为普遍，为了区分电子管收音机，将晶体管作成的收音机通俗地称之为半导体收音机，或简称半导体我们这里的半导体物理学是从材料上来区分的第一章013/63第一章014/63●电阻率从导电性（电阻）：导体：ρ＜10-4Ωcm例如：ρCu=10-6Ωcm半导体：10-3Ωc

2、m＜ρ＜108ΩcmρGe=0.2Ωcm固体材料可分成：超导体、导体、绝缘体：ρ＞108Ωcm半导体、绝缘体半导体电阻率ρ介于导体和绝缘体之间，通常具有负的电阻温度系数第一章015/63第一章016/631●电阻温度系数二、半导体材料的分类绝缘微电子半导体（集成电路）体R光电半导体（光信息器件）热电半导体（热电制冷和发电）按功能和应用分半导体微波半导体金属气敏半导体（传感器）∶∶T第一章017/63第一章018/63无机半导体：元素、化合物半导体材料的原子组成按组成分：有机半导体晶体：单晶体、多晶体按结构分:非晶、无定形第一章019/6

3、3第一章0110/63(2)化合物半导体及固溶体半导体InP、GaN、SiCGaAs、InSb、InAs1.无机半导体晶体材料AsSe、3Ⅳ-Ⅳ族Ⅲ-Ⅴ族AsTe、3CdS、AsS、SbS33CdTe、无机半导体晶体材料包含元素半导体、化CdSe、ZnS合物半导体及固溶体半导体。Ⅴ-Ⅵ族化合物半导体Ⅱ-Ⅵ族(1)元素半导体晶体金GeS、SnTe、Ⅳ-Ⅵ族属氧化物Si、Ge、Se等元素GeSe、PbS、PbTeCuO、ZnO、2SnO2第一章0111/63第一章0112/6323.有机半导体2.非晶态半导体有机半导体通常分为有机分子晶体、

4、有机分子络合物和高分子聚合物。(1)非晶Si、非晶Ge以及非晶Te、Se元素半导体(2)化合物有GeTe、AsTe、SeTe、SeAs、23423AsSeTe非晶半导体2第一章0113/63第一章0114/63三、半导体材料的地位几种主要半导体的发展现状与趋势国民经济国家安全通信、高速计算、大容量信息处理、●硅空间防御、电子对抗、武器装备的微科学技术型化、智能化增大直拉硅单晶的直径仍是今后发展的总趋势。面积越大，单位面积的成本越小半导体微电子和光电子材料第一章0115/63第一章0116/63●GaAs和InP单晶InP具有比GaAs更

5、优越的高频性能，●世界GaAs单晶的总年产量已超过200发展的速度更快；但不幸的是，研制直吨，其中以低位错密度生长的2～3英寸径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技的导电GaAs衬底材料为主。术尚未完全突破，价格居高不下。第一章0117/63第一章0118/633●半导体超晶格、量子阱硅基应变异质结构材料III-V族超晶格、量子阱材料GeSi/Si应变层超晶格材料,因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为GaAlAs/GaAs，GaInAs/GaAs，目前硅基材料研究的主流。Si/GeSiAlGaInP/GaAs；GaInAs/In

6、P，MOSFET的最高截止频率已达AlInAs/InP，InGaAsP/InP等GaAs、InP基200GHz，噪音在10GHz下为0.9dB，其晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相性能可与GaAs器件相媲美。当成熟，已成功地用来制造超高速、超高频微电子器件和单片集成电路。第一章0119/63第一章0120/63●宽带隙半导体材料●一维量子线、零维量子点宽带隙半导体材料主要指的是金刚石、III族氮化物、碳化硅、立方氮化硼以及II-VI族硫、锡基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧碲化物、氧化物（ZnO等）及固溶体等，特别穿效应以及非线性

7、光学效应等的低维半导体是SiC、GaN和金刚石薄膜等材料,因具有高热材料是一种人工构造（通过能带工程实施）导率、高电子饱和漂移速度和大临界击穿电压等特点，成为研制高频大功率、耐高温、抗辐的新型半导体材料，是新一代量子器件的基射半导体微电子器件和电路的理想材料，在通础。信、汽车、航空、航天、石油开采以及国防等方面有着广泛的应用前景。第一章0121/63第一章0122/63《半导体物理》课程的目标课程的主要内容¢第1章半导体中的电子状态¢研究半导体材料中电子的分布状态和¢第2章半导体中杂质和缺陷能级输运规律，以及外电场对电子输运规¢第3章半

8、导体中载流子的统计分布律的影响¢第4章半导体的导电性¢第5章非平衡载流子¢是半导体器件和集成电路设计等课程¢第6章pn结的基础¢第7章金属和半导体接触¢第8章半导体表面和MIS结构一定量的习题课第一章012