电子工程物理基础v2.0(4)VIP免费

聂萌东南大学电子科学与工程学院本课程主要参考书《电子工程物理基础》第2版唐洁影宋竞电子工业出版社4-5章《半导体物理学》第6版刘恩科电子工业出版社1-6章，7章部分聂萌办公室：四牌楼校区南高院MEMS实验室204邮箱：m_nie@seu.edu.cn电话：83794642-8818考试：闭卷卷面成绩90%平时成绩10%（作业、点名）微电子学物理基础半导体物理半导体集成电路电子器件二极管，三极管，MOS晶体管，激光器，光电探测器，场效应管......CPU，存储器，运算放大器，模数转换器，音视频处理......能带，费米能级，迁移率，扩散系数，少子寿命，PN结，金半接触......晶体结构，薛定谔方程，能带理论.....与其他课程的关系Conductor<10-3Ω·cmInsulator>109Ω·cmSemiconductor10-3~109Ω·cm（1）电阻率介于导体与绝缘体之间半导体一般特性（2）对温度、光照、电场、磁场、湿度等敏感（3）性质与掺杂密切相关温度升高使半导体导电能力增强，电阻率下降如室温附近的纯硅(Si)，温度每增加8℃，电阻率相应地降低50%左右适当波长的光照可以改变半导体的导电能力如在绝缘衬底上制备的硫化镉(CdS)薄膜，无光照时的暗电阻为几十MΩ，当受光照后电阻值可以下降为几十KΩ微量杂质含量可以显著改变半导体的导电能力以纯硅中每100万个硅原子掺进一个Ⅴ族杂质（比如磷）为例，这时硅的纯度仍高达99.9999%，但电阻率在室温下却由大约214,000Ωcm降至0.2Ωcm以下半导体材料ⅡⅢⅣⅤⅥ4铍Be5硼B6碳C7氮N8氧O12镁Mg13铝Al14硅Si15磷P16硫S30锌Zn31镓Ga32锗Ge33砷As34硒Se48镉Cd49铟In50锡Sn51锑Sb52碲Te80汞Hg81铊Tl82铅Pb83铋Bi84钋Po常见的半导体材料元素半导体III-V化合物半导体AIIIBVII-VI化合物半导体AIIBVIIV–化合物半导体三元混合晶体半导体xAIIICV+(1-x)BIIICVxAIICVI+(1-x)BIICVISiGe主要用于VLSI，大多数半导体器件AlPAlAsAlSbGaPGaAsGaSbInPInAsInSb主要用于高速器件、高速集成电路、发光、激光、红外探测等ZnSZnSeZnTeCdSCdSeCdTe主要用于高速器件、高速集成电路、发光、激光、红外探测等SiCSiGe新兴的半导体材料，用于高温半导体器件、异质结器件GaAs-PInAb-PGa-InSbGa-InAsGa-InPCd-HgTe主要用于异质结、超晶格和红外探测器Elemental（元素）Compounds（化合物）Alloys（合金）•指半导体材料与一种或多种金属混合，形成某种化合物半导体材料分类晶体结构主要是金刚石结构（Si和Ge）元素半导体Si硅：当前80％以上的半导体器件和集成电路以硅作为原材料，原因为硅的丰裕度：主要来源是石英砂（氧化硅或二氧化硅）和其他硅酸盐更高的熔化温度（1420℃）允许更宽的工艺容限氧化硅的自然生成Ge锗：1947年锗晶体管的诞生引起了电子工业的革命，打破了电子管一统天下的局面化合物半导体晶体结构主要是纤锌矿和闪锌矿结构Ⅲ-Ⅴ族化合物部分Ⅱ-Ⅵ族化合物，如硒化汞，碲化汞等部分Ⅱ-Ⅵ族化合物，离子性结合占优时倾向于纤锌矿结构Ⅳ-Ⅳ族SiC:以其本身特有的大禁带宽度、高临界击穿场强、高电子迁移率、高热导率等特性，成为制作高温、高频、大功率、抗辐射、短波长发光及光电集成的理想材料Ⅲ-Ⅴ族GaAs:电子迁移率比Si大五倍多，比硅更适合高频工作。电阻率大，器件间容易隔离，还有比硅更好的抗辐射性能。其缺点是缺乏天然氧化物，材料脆性大，不易制造大直径无缺陷单晶，成本高InP与GaAs相比，击穿电场、热导率、电子平均速度更高，在HBT中采用。GaN禁带宽度大，宜做蓝光器件的材料合金半导体Si1-xGex锗硅合金AlxGa1-xAs铝镓砷合金AlxIn1-xAs铝铟砷合金AlxGa1-xAsySb1-y铝镓砷锑合金半导体技术的发展半导体技术的重大发现－1947年，肖克莱、巴丁、布拉顿发明了点接触晶体管（1956年获诺贝尔物理学奖），开创了信息时代－50年代中，H．Kroemer提出了适于高频、高速工作的异质结晶体管结构J．Kilby制作出了第一块集成电路（是由Si晶体管、Si电阻和Si-pn接电容所组成的相移振荡器）－1958年，美国德州仪器和仙童公司发明了Si平面工艺技术（Fairchild），研制了半导体集成电路（IC）－70年代，Zh．I．Alferov发明了能室温工作的双异质结激光器，推动了光纤...