半导体基础知识

外延基础知识 一、 基本概念 同质结：组成 PN 结的 P 型区和 N 型区是同种材料。（如红黄光中的：GaAs 上生长 GaAs,蓝绿光中：U(u ndope)－GaN 上生长 N(dope)－ GaN） 异质结：两种晶体结构相同，晶格常数相近，但带隙宽度不同的半导体材料生长在一起形成的结，称为异质结。（如蓝绿光中：GaN 上生长 Al GaN） 超晶格（su perlatic）：由两种或两种以上组分不同或导电类型各异的超薄层（相邻势阱内电子波函数发生交迭）的材料，交替生长形成的人工周期性结构，称为超晶格材料。 量子阱(QW)：通常把势垒较厚，以致于相邻电子波函数不发生交迭的周期性结构，称为量子阱（它是超晶格的一种）。 二、 半导体 固体按其导电性分为导体、半导体、绝缘体。 对于被电子部分占满的能带，在外电场作用下，点子可从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去，形成了电流，起导电作用，常称这种能带为导带。 绝缘体、半导体和导体的能带示意图 禁带 禁带 禁带 (a)绝缘体 (b)半导体 (c)导体 导带 价带 价带 导带 满带 半满带 1. 分类：元素半导体：Si 、Ge 化合物半导体：GaAs、InP、GaN(Ⅲ-Ⅴ)、ZnSe(Ⅱ-Ⅵ) 、SiC 2. 化合物半导体优点： a. 调节材料组分易形成直接带隙材料，有高的光电转换效率。（光电器件一般选用直接带隙材料） b. 高电子迁移率。 c. 可制成异质结，进行能带裁减，易形成新器件。 3. 半导体杂质和缺陷 杂质：替位式杂质（有效掺杂） 间隙式杂质 缺陷：点缺陷：如空位、间隙原子 线缺陷：如位错 面缺陷：（即立方密积结构里夹杂着少量六角密积）如层错 4. 外延技术 LPE：液相外延，生长速率快，产量大，但晶体生长难以精确控制。（普亮 LED 常用此生长方法） MOCVD（也称 MOVPE）：Metal Organic Chemical Vapou r Deposition 金属有机汽相淀积,精确控制晶体生长，重复性好，产量大，适合工业化大生产。 HVPE：氢化物汽相外延，是近几年在 MOCVD 基础上发展起来的，适应于Ⅲ-Ⅴ氮化物半导体薄膜和超晶格外延生长的一种新技术。生长速率快，但晶格质量较差。 MBE：分子束外延，可精确控制晶体生长，生长出的晶体异常光滑，晶格质量非常好，但生长速率慢，难以用于工业化大生产。 三、 MOCVD 设备 1. 发展史：国际上起源于80 年代初，我国在 80 年代中（85年）。 国际上发展特点：专业化分工，我国发展特点：小而全，小作坊式。 技术条件：a.MO ...