功能薄膜检测测验义

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1、非晶硅薄膜电导率的测量一、实验目的：1.测量非晶态半导体的电导率及其与温度的关系。2.对了解非晶态半导体的导电机制。3.认识非晶态半导体的结构特点以及在各种条件下结构变化的规律性。二、实验仪器：样品（a-Si:H薄膜，其上蒸发有铝膜电极），真空室（底盘和密封玻璃钟罩组成），机械泵（抽气系统），数显电阻真空计，碘钨灯加热器，PID控温器，超高阻计。矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。三、实验原理：固态物质原子的排列所具有的近程有序、长程无序的状态。对晶体，原子在空间按一定规律作周期性排列，是高度有序的结构，这种有序结构原则上不受空间区域的限制，故晶体的有序结

2、构称为长程有序。具有长程有序特点的晶体，宏观上常表现为物理性质（力学的、热学的、电磁学的和光学的）随方向而变，称为各向异性，熔解时有一定的熔解温度并吸收熔解潜热。对液体，其分子在很小的范围内（线度与分子间距同一量级）和很短的时间内能像晶体一样作规则排列，但在较大范围内则是无序的，这称为近程有序。聞創沟燴鐺險爱氇谴净。非晶态固体与液态一样具有近程有序而远程无序的结构特征。非晶态固体宏观上表现为各向同性，熔解时无明显的熔点，只是随温度的升高而逐渐软化，粘滞性减小，并逐渐过渡到液态。非晶态固体又称玻璃态，可看成是粘滞性很大的过冷液体。晶体的长程有序

3、结构使其内能处于最低状态，而非晶态固体由于长程无序而使其内能并不处于最低状态，故非晶态固体是属于亚稳相，向晶态转化时会放出能量。常见的非晶态固体有高分子聚合物、氧化物玻璃、非晶态金属和非晶态半导体等。残骛楼諍锩瀨濟溆塹籟。非晶态材料是一类新型的固体材料，包括我们日常所见的种玻璃塑料高分子聚合物以及新近发展起来的金属玻璃非晶态合金非晶态半导体非晶态超导体等等。晶态物质内部原子呈周期性颁，而非晶态物质内部则没有这种周期性。由于结构不同，非晶态物质具有许多晶态物质所不具备的优良性质。玻璃就是非晶态物质的典型，对其结构的研究已有几十年的历史并奠定了相

4、当的基础。玻璃和高分子聚合物等传统非晶态材料的广泛应用也早已为人们所熟悉，而近二、三十年、发展起来的各种新型非晶态材料由于其优异的机械特性（强度高弹性好硬度高，性好耐磨性好等）电磁学特性、化学特性（稳-定性高耐蚀性好等）、电化学特性及优异的催化活性，已成为一大类发展潜力很大的新材料，且由于其广泛的实际用途而倍受人们的青睐。酽锕极額閉镇桧猪訣锥。非晶态固体的结构实际上是被冻结下来的非平衡状态，所以不具备严格的周期性和对称性，在结构上的特点是长程无序的。但是，要把分散的原子凝聚成固体，必须依赖一定的结合力。对于适用于多数半导体的共价结合键，这种结

5、合力主要是一种近程作用力。对于组成成分相同的晶态和非晶态半导体，这种结合力应该是相同的。例如，在晶态硅和非晶态硅中，每个硅原子都是在SP3杂化轨道的基础上形成四个共价键，每个硅原子以四个硅原子为最近邻，而在非晶硅中只是键长和键角在一定范围内有些变化。通常把近程范围内原子在空间的排列规律性称为短程序。因此，非晶态半导体在结构上的特点是长程无序而短程有序，而且，这种长程无序、短程有序的结构特点会因制备方法和具体条件的不同而有所不同并且造成了非晶态半导体中的不饱和键很多。7常称这些不饱和键为缺陷态，大量缺陷态的存在对非晶态半导体中的导电过程有很大的

6、影响。因此测量非晶态半导体的电导率及其与温度的关系，对了解非晶态半导体的导电机制，进而认识非晶态半导体的结构特点以及在各种条件下结构变化的规律性等都具有重要意义。彈贸摄尔霁毙攬砖卤庑。1、非晶态半导体的能带模型人们提出了各种能带模型来说明非晶态半导体的些重要性质，其中较有代表性的是Mott-Davis模型。如图4.1所示，鉴于能带的主要特征决定于结构上的短程序，因此非晶态半导体应该有与晶态半导体类似的能带结构，即也应有可区别开的价带和导带。考虑到长程无序性对能带电子态的影响，而且这种影响对带尾电子态的作用最强，可以认为能带尾部的电子态被定域化

7、，并存在区分扩展态与定域态的迁移率边，在图4.1中由EC及EV表示。由EC及EV所限定的能量间隙（EC-EV）被称为迁移率隙。在迁移率隙的中央部分有由大量缺陷形成的缺陷宁域能带。謀荞抟箧飆鐸怼类蒋薔。如果是补偿能级，在迁移率隙的中央处将引人一个未填满的定域能带，这时费米能级EF位于定域能带之中，如图4.1(a)所示。当不具有补偿能级时，缺陷定域态能带将分裂成上下两个带，分别与双电子占据和单电子占据相联系。对于悬挂键，它们分别与受主作用（Ex）和施主作用（Ey）相联系，两个带之间的距离为悬挂键接受第二个电子时所需的附加能量，称为相关能。若上述缺

8、厦礴恳蹒骈時盡继價骚。陷态密度足够高，费米能级EF将被钉扎在受主带和施主带之间，如图4.1（b）所示。图4.1在导带中，E＞EC的区域称为导带扩展态，EA＜E＜EC