半导体材料09试题-名词解释.docVIP

半导体材料2009级考试试题 名词解释（每题3分，共15分） 1、光伏效应 “光生伏特效应”，简称“光伏效应”，英文名称：Photovoltaic effect。指光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子（光波）转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。有了电压，就像筑高了大坝，如果两者之间连通，就会形成电流的回路 在硅中掺入V族元素杂质（如磷P，砷As，锑Sb等）后，这些V族杂质替代了一部分硅原子的位置，但由于它们的外层有5个价电子，其中4个与周围硅原子形成共价键，多余的一个价电子便成了可以导电的自由电子，这样一个V族杂质原子可以向半导体硅提供一个自由电子而本身成为带正电的离子，把这种杂质称为施主杂质本征吸收是指在价带和导带之间电子的跃迁产生与自由原子的线吸收谱相当的晶体吸收谱，它决定着半导体的光学性质处于激发态的原子中，电子在激发态能级上只能停留一段很短的时间，就自发地跃迁到较低能级中去，同时辐射出一个光子，这种辐射叫做自发辐射。 SOI（Silicon-On-Insulator，绝缘衬底上的硅）技术是在顶层硅和背衬底之间引入了一层埋氧化层。通过在绝缘体上形成半导体薄膜，SOI材料具有了体硅所无法比拟的优点：可以实现集成电路中元器件的介质隔离，彻底消除了体硅CMOS电路中的寄生闩锁效应；采用这种材料制成的集成电路还具有寄生电容小、集成密度高、速度快、工艺简单、短沟道效应小及特别适用于低压低功耗电路等优势，因此可以说SOI将有可能成为深亚微米的低压、低功耗集成电路的主流技术。此外，SOI材料还被用来制造MEMS光开关，如利用体微机械加工技术。Fermi 统计，能量为E的每个量子态被电子占据的几率为 Fermi－Dirac分布函数 EF是费米能量或化学势 ，其物理意义是在体积不变的情况下，系统增加一个电子所需的自由能，k是玻耳兹曼常量n＋1/2） 的粒子（如：电子、质子、中子 等），全同和独立的费米子系统中粒子的最概然分布简称费米分布全同费米子系统中粒子不可分辨，费米子遵从泡利不相容原理，每一量子态容纳的粒子数不能超过一个。耿氏效应（Gunn effect）是 1963年，由耿氏(J．B．Gunn) 发现的一种效应。当高于临界值的恒定直流电压加到一小块N型砷化镓相对面的接触电极上时，便产生微波振荡。在N型砷化镓薄片的二端制作良好的欧姆接触电极，并加上直流电压使产生的电场超过 3kV/cm时，由于砷化镓的特殊性质就会产生电流振荡，其频率可达10^9Hz，这就是耿氏二极管。这种在半导体本体内产生高频电流的现象称为耿氏效应。超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精细复合材料。N虽为V族元素，但在Si中不是施主，也不引入电活性中心，它一般以双原子N对形式存在于Si中，N可抑制对Si中的微缺陷、提高材料的机械强度。Si中的N可与O 起反应形成N-O复合体，它是浅热施主，其能级在导带下0.035~0.038 eV。 H：氢在Si中能形成H-O复合体；氢能促进氧的扩散并可促进热施主的形成。氢还能同许多电活性杂质及一些缺陷相互作用形成各种各样的复合体(基本上都是电中性的)而可钝化杂质和缺陷的电活性；氢还能钝化由于氧化而引入的点缺陷，它有助于提高器件的性能，Si中的氢还有个大的作用是它能够钝化晶体的表面或界面，即使用SiO2钝化表面再进行氢化也能提高器件性能。 3、什么是PN结，画出平衡时PN结的能带图。 采用不同的掺杂工艺，通过扩散作用，将P型半导体与N型半导体制作在同一块半导体（通常是硅或锗）基片上,在它们的交界面就形成空间电荷区称PN结