半导体材料
2017-09-01 17:57:48 0 举报AI智能生成
半导体材料
作者其他创作
大纲/内容
硅锗晶体中的杂质和缺陷
杂质掺入的作用
材料最终显现的特性是其共同作用的结果
子主题
杂志引入对电学性能的影响
对导电类型影响
对电阻率影响
对非平衡载流子寿命的影响
掺杂量的计算
变速拉晶法原理
Cs=KCL，若K<1，初始速度大，CL越来越大，所以要使速度越来越小才能让纵向电阻率均匀
直拉法生长单晶电阻率的控制
纵向
变速拉晶
双坩埚法
径向
平坦度
小平面效应
杂质条纹
定义
熔体生长的si，ge晶体，若沿着横纵向剖析性能，会发现电阻率以及载流子寿命等物理性能出现起伏。若用化学腐蚀，其腐蚀速度出现起伏，表现为出现宽窄不一的条纹
产生原因
晶体中杂质浓度起伏造成的
如何消除
将掺杂的单晶热退火，使得浓度较高的条纹衰减
用中子蝉变法生产N型单晶
组分过冷
定义：
因组分变化而产生的过冷现象叫做组分过冷
如何消除：
避免拉速f过大，以及避免G和k0小
位错对材料性能的影响
对载流子浓度的影响
对载流子寿命的影响
对迁移率的影响
位错对器件性能的影响
金属杂志容易在位错出沉淀，破坏PN结反向特性
在应力作用下，容易引起增强扩散
位错引起噪声增加
半导体单晶位错来源
籽晶中含有位错，且此位错在表面
应力产生的位错，如温度梯度，机械震荡
半导体材料（HLJU）
绪论
半导体材料基本分类
半导体
无机半导体
结晶形半导体
元素半导体
化合物半导体
无定形半导体
有机半导体
半导体主要特征
电阻率10^3-10^-9欧姆cm
电阻率温度系数为负数
很高的热电势
两种导电类型
具有整流效应
有光敏性
半导体基本禁带宽度
Si 1.11eV
Ge 0.66eV
硅和锗的化学制备
高纯硅的制备方法
SiHCl3还原法
硅烷法
SiCl4还原法
硅在自然界的存在方式
主要是石英砂与矿物质中的硅酸盐
三氯氢硅还原法
三氯氢硅的制取
三氯氢硅的提纯
三氯氢硅的还原
三氯氢硅在1100度与氢气反应被还原成Si
基P 基B 国标
高纯硅之制取后残留的硼与磷
B残余量小于5*10^-11 P的残余量小于1*10^-10
硅烷法优与劣
优点：
腐蚀性低
除硼效果好
分解温度低
自掺杂低
收率高
缺点：
安全性低
对气密性要求高
温度低
锗的提纯与富集
火法
在焙烧炉中烧
水法
用硫酸浸泡
区熔提纯
分凝相关名词
分凝现象：
将晶体融化在结晶，杂质在晶体中的浓度与在未结晶的液体中是不同的
平衡分凝系数：
有效分凝系数
BPS公式
为Keff与K0的关系
极限分布
经过多次区熔提纯后，杂质分布达到了一个相对稳定不变的状态
影响区熔提纯的因素
熔区长度
区熔次数n
熔区移动速度
晶体生长
晶体生长分类
固相生长
液相生长
气相生长
晶核形成的概念
均匀成核
在一定过冷度下，由体系自发形成晶核
非均匀成核
在外来质点（籽晶，尘埃）上成核
DeltaG随晶胚半径r变化
晶核长大动力学模型
何为晶核长大？
旧相原子进入晶格格点成为晶相的过程，原子以何种方式进入格点取决于晶体表面状态
界面类型
柯赛尔模型
完整突变光滑
弗兰克模型
非完整突变光滑
界面热流
算最大生长速率
熔体中的热传递
直拉法生长过程及步骤
润晶-缩颈-放肩-等径生长-拉光
区熔法
水平区熔法
悬浮区熔法
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