光电子及红外技术.docx

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1、2．1分别说明热辐射光源和气体放电光源的发光机理、区别。热辐射光源：由于内部原子、分子的热运动而产生辐射的光源，辐射光谱是连续光谱。绝对黑体的温度决定了它的辐射光谱分布气体放电光源：气体放电，即气体在电场作用下激励出电子和离子，成为导电体。离子向阴极、电子向阳极运动，从电场中得到能量，它们与气体原子或分子碰撞时会激励出新的电子和离子，也会使气体原子受激，内层电子跃迁到高能级。受激电子返回到基态时，就辐射处光子。3．1二氧化硅在集成电路中的用途？（1）作为MOS器件的绝缘栅材料（2）掺杂阻挡层（作为杂质扩散

2、的掩蔽膜）（3）作为集成电路中电容元件的介质（4）作为集成电路的隔离介质和绝缘材料（5）作为多层金属互连层之间的介质材料（6）表面钝化，作为对器件和电路进行钝化的钝化层材料3.2什么是硅的热氧化？热氧化的方法都有哪些？各自的优缺点？硅片在高温下，与氧化剂发生反应而生长一层SiO2膜的方法热氧化分为：干氧氧化、湿氧氧化、水蒸气氧化、掺氯氧化、氢氧合成（1）干氧氧化：氧化速率慢，SiO2膜结构致密、均匀性和重复性好、钝化效果好、干燥(与光刻胶粘附性好)，掩蔽能力强。(2)湿氧氧化：氧化速率快，SiO2膜结构较

3、疏松，表面易有缺陷，与光刻胶粘附性不良。(3)氢氧合成氧化：氧化机理与湿氧氧化类似，SiO2膜质量取决于H2，O2纯度；氧化速率取决于H2和O2的比例。（4）掺氯氧化：减少钠离子沾污，提高SiO2／Si界面质量；氧化速率略有提高。3.3影响氧化速率的因素都有哪些？温度（T越高，反应速度越快），氧化剂的有效性，硅层表面势或表面能量。3.4简述光刻的工艺过程。表面处理、涂胶、前烘、对位曝光、显影、后烘、显影检查、刻蚀。3.5晶体的基本特征1.晶体的晶格结构。固体中原子在结合形成固体时，排列形式不同，分成：单晶

4、、多晶、非晶。2.晶体的周期性。构成晶体的最小周期重复单元为原胞．可取一个以结点为顶点，边长等于该方向的周期的平行六面体为重复单元。3.晶体的对称性4.晶体的方向性。晶体的方向通常用晶向和晶面来表征．晶体的物理化学性质随晶格的方向不同而有差异3.6固体中化学键分成几种。性质离子键共价键金属键范德华力结构无方向性、得到高配位数的结构有空间分布方向性和配位数的限制，得到低配位、低密度的结构无方向性、得到很高的配位数和高密度的结构形式上类似于金属键力学强、得到硬晶体强、得到硬晶体可变强度、常发生滑移弱、得到软晶

5、体热学熔点相当高，膨胀系数小，熔融态是离子熔点高，膨胀系数小，熔融态是分子熔点可以变化，液态区间长熔点低，膨胀系数大电学中等的绝缘体，在熔融态由离子导电固态和熔融态都是绝缘体导电，由电子流动导电绝缘体光学和磁学吸收，其他性质主要是个别离子的性质，与溶液中性质相似高折射指数，光的吸收与在溶液中或气态时的吸收很不相同不透明，和液态的性质相似各种性质来源于独立的分子，与液态或气态的性质相似3.6晶体中存在几种缺陷点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷4.1固体发光有哪三个基本过程？光吸收、自发辐射、受激辐射4.2LED

6、的发光机理（要求：能画出同质结注入发光的能带图；说明载流子注入以及发光的机理）原理：靠正向偏置的pn结的少数载流子注入作用，使电子和空穴分别注入到p区和n区。当非平衡少数载流子与多数载流子复合时，以辐射光子的形式将多余的能量转变成光能。PN结加正向电压时导通：形成pn结的正向电流，结势垒下降，耗尽层内的电场减小，电子从n区注入p区，空穴从p区注入到n区，耗尽层变窄，扩散运动加剧，由于外电源的作用，形成扩散电流，PN结处于导通状态。在扩散过程中，导带的电子可以跃迁到价带与空穴复合，产生自发辐射光。发光过程总

7、包括正向偏置下的载流子注入、复合辐射和光能传输三个过程。4.3发光二极管发光效率的定义，怎样才能提高LED的发光效率（提高LED效率有哪些途径，你认为哪些方法较好，为什么？）辐射效率：内量子效率、外量子效率内量子效率：产生辐射的复合电子-空穴对数占复合电子-空穴对数的之比的函数。与pn结内部的掺杂浓度有关外量子效率：实际发射出的光子数占产生的总光子数的比例。提高LED效率的途径：a.选择适当的掺杂浓度b.选择适当的结深c.改进LED的结构为了提高外量子效率，可采取下列措施：用球面发射表面结构；用折射率较大

8、的介质做成圆顶光窗，以增大半导体内的全发射临界角；在p-n结背面设置合适的反射面，可以利用正面发出的光，也可以使后面的光得到有效的利用；选择适当的p-n结半导体材料，使发射光谱与视觉曲线有最大的重叠。1激光特性：方向性、单色性、相干性、高亮度2光刻三要素：光刻胶、掩膜版、光刻机光刻胶组成：聚合物、溶剂、感光剂、增感剂曝光后溶解性的变化优缺点正胶不溶——可溶图形与掩模版相同分辨率高，对比度高，线条边缘清晰，抗湿法腐蚀能力差，成本