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1 半导体材料 Semiconductors1.1 半导体材料概述电导率介于绝缘体及导体之间易受温度、照光、磁场及微量杂质原子影响能带理论合适的禁带宽度高的载流子迁移率一定的导电类型适当的杂质浓度和相应的电阻率较高的载流子寿命半导体器件对材料的要求1.2 半导体分类及特点元素半导体——Ge（锗）,Si（硅）,C（金刚石）、?-Sn（灰锡）、P（磷）、Se（硒）、Te（碲）、B（硼）等固体单质本征半导体（ Intrinsic semiconductor）：不含杂质（掺杂剂）掺杂半导体（ Extrinsic semiconductor）：本征半导体加入掺杂剂而形成掺杂高纯半导体掺杂半导体 掺杂（ Doping ）：在高纯半导体中有意识地加入少量杂质以提高载荷体数量施主杂质（ n-型半导体）：ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn）中掺入以VA族元素（P、Sb、Bi）受主杂质（ p-型半导体）：ⅣA族元素（C、Si、Ge、Sn）中掺入以ⅢA族元素（如B） n-型半导体（电子型，施主型） p-型半导体（空穴型，受主型）化合物半导体——由两种或两种以上元素以确定原子配比形成的、具有确定的禁带宽和能带结构等半导体性质的化合物。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体： ⅢA族元素B、A1、Ga、In和VA族元素N、P、As、Sb所形成的二元化合物如GaAs、InP、GaN、GaP、InSb、GaSb、InAsⅡ-Ⅵ族化合物半导体：ⅡB族元素Zn、Cd、Hg与VIA族元素O、S、Se、Te所形成的二元化物Ⅳ-Ⅵ族化合物半导体：ⅣA族元素Ge、Sn、Pb与VIA族元素S、Se、O、Te所形成的部分二元化合物 固溶半导体——具有半导体性质的固溶体两种半导体互溶，如Si1-X GeX (其中x＜1)化合物半导体中的一个元素或两个元素用其同族元素局部取代，如用Al来局部取代GaAs中的Ga，即Ga1-X AlXAs非晶半导体四面体结构半导体（如非晶态的Si、Ga、GaAs、GaP、InP、GaSb）硫系半导体（如S、Se、Te、As2S3、As2Te3、Sb2S3）氧化物半导体（如GeO2、B2O3、SiO2、TiO2） 1.3 一些重要的半导体材料（1）单晶硅 单晶硅具有准金属的性质，有较弱的导电性，而且其电导率随着温度的升高而增加，有显著的半导电性。机械强度高结晶性好自然界中储量丰富成本低可以拉制出大尺寸的完整单晶计算机中央处理装置(即对数据进行操作部分)的基本单元计算机存储器的基本单元晶体管双极型晶体管 场效应晶体管(1)Performance and application提拉法或悬浮区熔法制备方法(2)Preparation研究开发方向优质大直径（250～300mm）单晶硅的研制生产，其均匀性要求很高；单晶硅中微缺陷的密度亦需进一步降低；制片后的氧化层错密度要求从100个·cm-2降低至10个·cm-2，氧化层错密度降低与氧、碳含量、工艺条件有关，特别是提拉单晶的速度和温度场的均匀性。(3)Research and development 很可能成为继单晶硅之后第二种最重要的半导体电子材料（2）砷化镓（GaAs）单晶宽禁带，高电子迁移——可以在较高的工作温度和工作频率下工作GaAs中电子的有效质量仅为自由电子质量的1/15， GaAs中电子速度更快——制造出速度更快、功能更强的计算机，高频通信信号的放大器(1)GaAs砷化镓中的电子激发后释放能量以发光的形式进行——制作半导体激光器和光探测器1.4 PN结把本征半导体的两侧分别掺入施主型和受主型杂质，或者将一块n型和一块p型半导体结合在一起，两者的界面及其相邻的区域就称为PN结。PN结的最大特性就是单向导电性。1.5 半导体材料的应用（1）热阻器 与金属不同，半导体的电阻率随温度升高是减少的，利用这种特性做成热阻器除可以用来测温外，还可以用于火灾报警?。这是由于当热阻器受热时，电阻下降，就让一很大的电流通过电路，启动警铃。（2）压力传感器 半导体的能带结构与能隙宽度与半导体的原子间距有关，当压力作用在这种半导体上时，原子间距减小，同时能隙变窄，导电性增加。因此，可以根据电导来推算压力的大小。（3）光敏电阻器半导体的电导率随入射光量的增加而增加。这种效应可用来制作光敏电阻，此处所说的光可以是可见光，也可以是紫外线或红外线，只要所提供的光子能量与禁带宽度相当或大于禁带宽度即可。（4）磁敏电阻在通电的半导体上加磁场时，半导体的电阻将增加，这种现象称为磁阻效应。产生磁阻现象的原因在于加磁场后，半导体内运动的载流子会受到洛伦兹力的作用而改变路程的方向，因而延长了电流经过的路程，从而导致电阻增加。根据这种特性可做成磁敏电阻。（5）光电倍增管光电倍增管是利用电子的受激发射，激发源起初是光子，而后是被电