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1、半导体材料2期末复习3考试题型填空30分，每空一分名词解释30分，每题4分简答与计算题40分，6个题目AB卷4考试内容课上重点内容作业5半导体材料概述从电学性质上讲（主要指电阻率）绝缘体1012—1022Ω.cm半导体10-6—1012Ω.cm良导体≤10-6Ω.cm正温度系数（对电导率而言）负温度系数（对电阻率而言）导体？？？？6半导体材料的分类（按化学组成分类）无机物半导体元素半导体：（Ge,Si）化合物半导体三、五族GaAs二、六族有机物半导体7能带理论（区别三者导电性）金属中，由于组成金属的原子中的价电子
2、占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。半导体由于禁带宽度比较小，在温度升高或有光照时，价带顶部的电子会得到能量激发到导带中去，这样在导带中就有自由电子，在价带中就相应的缺少电子，等效为带有正电子的空穴，电子和空穴同时参与导电，使得半导体具有一定的导电性能。一般对于绝缘体，禁带宽度较大，在温度升高或有光照时，能够得到能量而跃迁到导带的电子很少，因此绝缘体的导电性能很差。8半导体结构类型金刚石结构（Si/Ge):同种元素的两套面心立方格子沿对角线平移1/4套构而成闪锌矿（三、五族化合物如GaAs)：两种元素的
3、两套面心立方格子沿对角线平移1/4套构而成纤锌矿9对禁带宽度的影响对于元素半导体：同一周期，左-〉右，禁带宽度增大同一族，原子序数的增大，禁带宽度减小10一.锗、硅的化学制备硅锗的物理化学性质比较高纯硅的制备方法各种方法的具体步骤以及制备过程中材料的提纯高纯锗的制备方法及步骤11二、区熔提纯分凝现象，平衡分凝系数，有效分凝系数，正常凝固，平衡分凝系数与杂质集中的关系P20图2－1BPS公式及各个物理量的含义；分析如何提高分凝效果，如何变成对数形式影响区熔提纯的因素区熔的分类，硅和锗各采用什么方法硅锗的区熔提纯区熔
4、是1952年蒲凡提出的一种物理提纯的方法。它是制备超纯半导体材料，高纯金属的重要方法。区熔提纯的目的区熔提纯的目的：得到半导体级纯度（9到10个9）的硅，为进一步晶体生长作准备2-1分凝现象与分凝系数2－1－1分凝现象（偏析现象）含量少的杂质在晶体和熔体中的浓度不同分凝系数:用来衡量杂质在固相和液相中浓度的不同一平衡分凝系数K0平衡分凝系数（适用于假定固相和液相达到平衡时的情况）K0=Cs/Cl2－1－2平衡分凝系数和有效分凝系数Cs:杂质在固相晶体中的浓度Cl:杂质在液相熔体中的浓度(1)△T=TL-Tm＜0(
5、TL体系平衡熔点；Tm纯组分熔点),CS＜CL,K0＜1提纯时杂质向尾部集中(2)△T=TL-Tm＞0,CS＞CL,K0＞1提纯时杂质向头部集中(3)△T=0,CS=CL,K0=1分布状态不变,不能用于去除杂质二有效分凝系数上面讨论的是固液两相平衡时的杂质分配关系.但是实际上,结晶不可能在接近平衡状态下进行,而是以一定的速度进行.(1)当K0＜1时CS＜CL,即杂质在固体中的浓度小,从而使结晶时,固体中的一部分杂质被结晶面排斥出来而积累在熔体中.当结晶的速度＞杂质由界面扩散到熔体内的速度时,杂质就会在熔体附近的薄
6、层中堆积起来,形成浓度梯度而加快杂质向熔体的扩散,当界面排出的杂质量=因扩散对流而离开界面的向熔体内部流动的杂质量,达到动态平衡.界面薄层中的浓度梯度不再变化,形成稳定分布.这个杂质浓度较高的薄层叫杂质富集层界面附近靠近固体端,杂质浓度高,靠近熔体端,杂质浓度低.(2)K0＞1CS＞CL,固体中的杂质浓度大,因此固相界面会吸收一些界面附近的熔体中的杂质,使得界面处熔体薄层中杂质呈缺少状态,这一薄层称为贫乏层.为了描述界面处薄层中的杂质浓度与固相中的杂质浓度关系,引出有效分凝系数Keff=CS/CL0Cs:固相杂质
7、浓度CL0:界面附近熔体内部的杂质浓度界面不移动或者移动速度=0,Keff→K0有一定速度时,CS=KeffCL02-1-3BPS公式(描述Keff与K0关系)1.结晶过程无限缓慢时，二者无限接近2.结晶过程有一定的速率时，二者不再相等，有效分凝系数与平衡分凝系数符合BPS(Burton,Prim,Slichter)关系1.f远大于D/δ时,fD/δ→+∞,exp(-fD/δ)→0,Keff→1,即固液中杂质浓度差不多.分凝效果不明显。2.f远小于D/δ时,fD/δ→0,exp(-fD/δ)→1,Keff→K0,
8、分凝效果明显平衡分凝系数固液交界面移动速度即熔区移动速度扩散层厚度扩散系数Keff介于ko与1之间，电磁搅拌或高频电磁场的搅动作用，使扩散加速，δ变薄，使keff与Ko接近，分凝的效果也越显著凝固速度f越慢，keff与Ko接近，分凝的效果也越显著2-2区熔原理2-2-1正常凝固材料锭条全部熔化后,使其从一端向另一端逐渐凝固,这样的凝固方式叫正常凝固.正常凝固过程中存在分凝
