直拉单晶指导

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1、第一章熟悉半导体硅材料的基础理论与工艺一.熟悉半导体硅材料的基础知识：半导体基础知识：①电阻率:电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质。半导体室温时电阻率约在1（）7—I0P欧姆/cmZ间，温度升高时电阻率指数则减小。®半导体材料很多，按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大类。错和硅是瑕常用的元素半导体两大类。化合物半导体包MIII-V■族化合物（如:片申化铢、磷化铢等）。II—VI（二价至六价）族化合物（硫化镉、硫化锌等），氧化物（猛、链、铁、铜的氧化物）以及rimi-v价

2、族化合物和II-VI族化合物组成的固溶体（铢铝碑、铢砂磷等）®除上述晶态半导体外，还有非晶态的玻璃半导体、有机半导体等。不含杂质冃无晶格缺陷的半导体统称为本征半导体。无晶格缺陷的纯净半导体的电阻率比较大，实际应用不多。④半导体的杂质:半导体中的杂质对电阻率的影响特别大。半导体中掺入微量杂质时，例如四价元素错或硅晶休中掺入五价元素磷、碑、铮等杂质原子时，杂质原子作为晶格的一分子，其五个价电子中有四个与周围的错（或硅）原子形成共价结合，多余的一个电子被束缚于朵质原子附近，很易激发到导带成为电子载流子

3、。这种能提供电子载流子的杂质称为施主杂质。®在错或硅晶体中掺入三价元素硼、铝、隊等杂质原子时，杂质原子与周围的四个错（或硅）原子形成共价结合时尚缺少一个电子，因而存在一个空位，而形成一个空穴载流子。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时，有价带中形成一个载流子所需能量比本征半导体情形小得多，半导体掺杂后其电阻率大人下降。加热或光照产生的热激发都会使自由载子数增加而导致电阻率减小。半导体热敏电阻元件和光敏电阻元件就是根据此原理制成的。©对掺入施主杂质（磷、砂、锤）的半导体，导电体载流子主

4、要是导带中的电子，属于电子型导电，称为N型半导体。掺入受主杂质（硼、铝、镇）半导体属于空穴导电。主要是空穴导电，称为p型半导体。但半导体在任何温度下都能产生电子一空穴对，故N型半导体中可存在少量空穴，P型半导体中可存在少量电子，他们统称为少数载流子。在半导体器件的各种效应屮，少数载流子常扮演重要角色。二.晶体学基础知识：A.晶体的概念：①晶体和非晶体晶体：原子按-定的儿何规律排列的内部结构。如：冰、石英、方解右及晶体半导体金属。非晶体：内部结构排列不I-分规则甚至无规则。如：玻璃、橡胶、塑料等。

5、2）对品体的定义：a.原子有规则排列，结构周期性和对称性、各向界性。b.能对X射线、电子束发生衍射效应。c.有固定的溶点和沸点。d.单晶体一原子按一定的几何规律排列成完整区域具有各向异性。e.多晶体一单晶体的集合。f.非品体一各向同性。A.晶体的周期性一空间点阵a.等同点：晶体结构屮儿何环境和物质环境相同的点。空间点阵：概括的表示晶体结构屮等同点排列规律的儿何图形（点集合）。格点：构成空间点阵的点或结点，是抽象的儿何点，不一定对应有原子。由此可见，空间点阵是由物质性的晶体结构抽象出来的儿何图形（

6、不一定是原子木身的排列），空间点阵表明了晶体结构的一个最基本的特性，周期性立方格子。同样CL离子也是一个面心立方格子。B.晶胞、晶向、晶血及其指数：a.晶胞：任何一种晶体结构都被它所具有的布拉菲格子划分成互相邻的平行六而体形的单位格子，每一单位格子称为单位晶胞，简称晶胞。b.晶向、晶向指数：任意两结点的连线称为品向。任意两点连接的晶向一定有一组互相平行且具有同一垂复周期的晶向。取其中过原点的一根，再求该晶向最靠近原点的那个结点的指数，记为U、V、Wo那么U、V、W即为晶向指数。c.晶而、晶而指数

7、：同过空I'可点阵任意三点的平面称为晶面，川（h、k、1）表示称密勒（W・H・miller）指数。任意晶面必定有一系列等间距的晶面与Z平行，组成一组晶面，晶面指数也用（h、k、1）表示。求晶面指数（h、k、1）的方法：1.求其屮某一晶面在坐标轴上的三个整数截距：ma、mb、pc,求出m、n、p«2.求截距系数m、n、p的最小公倍数。3.取截距系数的倒数1/m、1/n、1/p,并乘以最小公倍数一h、k、1,加（）号成（h、k、l）oA.晶体缺陷:无论是自然界屮存在的天然晶体，还是在实验室或工厂中培

8、养的人工晶体，总是或多或少存在某些缺陷，因为：首先在晶体生长过程屮总是不可避免地受到外界环境屮各种复杂因素不同程度影响，不可能按理想在发冇。即质点排列不严格服从空间格子规律，可能存在空位、间隙离子、位错、镶嵌结构等缺陷，外形可能不规则，还会受到外界各种因素作川，如温度、溶解、挤压、扭曲等等。晶体缺陷就是各种偏离晶体结构屮质点周期重复排列的因索。严格地说，造成晶体点阵结构周期势场畸变的一切因素。如杲晶体中进入了一些杂质，这些杂质也会占据一定的位置，这样破坏了原点排列的周期性。在二I•世纪中期，发现