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硅材料的物理化学性质 ——化学性质 硅能溶解在熔融的铝，金，银，锡，铅等金属之中，形成合金。硅和这些金属的量可在一定范围内变化。 硅在高温下硅与镁，钙，铜，铁，铂，铋等金属能形成具有一定组成的硅化物。 硅材料的物理化学性质 ——参数的测量 导电类型的检测（冷热探针法）： 导电类型是指半导体中多数载流子的类型。用两根温度不同的探针与半导体接触时，热探针处的半导体由于温度升高使半导体内载流子的速度和浓度都将增加，并由热接触点扩散到冷接触点。 如果半导体是N型的，多数载流子为电子，扩散的结果使热接触点比冷接触点缺少电子，而冷接触点有过多电子，即热接触点比冷接触点有较高的正电势。 对于P型半导体，热探针处的空穴浓度和速度增大，并向冷探针方向扩散，热探针处缺少空穴，冷探针处有过剩的空穴。因此，在冷探针处有较高的正电势。 因此根据冷热探针之间的电势方向可以确定半导体材料的导电类型。 硅材料的物理化学性质 ——参数的测量 电阻率的测量（直流四探针法）：用四根探针等距离沿一直线与被测样品压触，从外侧一对探针通以恒定的直流电流，由中间两根探针测量该电流所产生的电位差。再由下式求出电阻率： 其中C为探针常数 硅材料的物理化学性质 ——参数的测量 高频光电导衰退法测量少数载流子寿命 在光激发下，样品电导发生变化，这时流过样品的电流也随着发生变化。光照停止后，非平衡载流子不会永久地存在下去，随时间逐渐减少消失。取样电阻两端的电压就反映了流过样品电流的变化，而得到光电导衰退曲线。 硅材料的物理化学性质 ——参数的测量 晶向的测定 利用择优腐蚀使晶体的解理面充分暴露并形成腐蚀坑，用一束平行光束垂直地照射到被测表面，在光屏上就可以看到从腐蚀小平面反射回来的特征反射图象，根据图象可以确定晶体的晶向。典型的特征光图见下图： 半导体的特性 ——杂质与掺杂半导体 纯净的半导体材料中若含有其它元素的原子，那么，这些其它元素的原子就称为半导体材料中的杂质原子。对硅的导电性能有决定影响的主要是三族硼和五族磷元素原子。还有些杂质如金，铜，镍，锰，铁等，在硅中起着复合中心的作用，影响寿命，产生缺陷，有着许多有害的作用。 半导体的特性 ——N型半导体（施主掺杂） 磷（P)，锑（sb )等五族元素原子的最外层有五个电子，它在硅中是处于替位式状态，占据了一个原来应是硅原子所处的晶格位置。磷原子最外层五个电子中只有四个参加共价键，另一个不在价键上，成为自由电子，失去电子的磷原子是一个带正电的正离子，没有产生相应的空穴。正离子处于晶格位置上，不能自由运动，它不是载流子。因此，掺入磷的半导体起导电作用的，主要是磷所提供的自由电子，这种依靠电子导电的半导体称为电子型半导体，简称N型半导体。这种V族杂质原子称为施主杂质。 半导体的特性 ——N型半导体（施主掺杂） 多余电子 半导体的特性 ——N型半导体（施主掺杂） 施主能级 导带 电离能 价带 半导体的特性 ——P型半导体（受主掺杂） P型半导体 硼（B）铝（AL）镓（GA）等三族元素原子的最外层有三个电子，它在硅中也是处于替位式状态。硼原子最外层只有三个电子参加共价键，在另一个价键上因缺少一个电子而形成一个空位，邻近价键上的价电子跑来填补这个空位，就在这个邻近价键上形成了一个新的空位，这就是“空穴”。硼原子在接受了邻近价键的价电子而成为一个带负电的负离子。因此在产生空穴的同时没有产生相应的自由电子。这种依靠空穴导电的半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。 半导体的特性 ——P型半导体（受主掺杂） 空键 接受电子 空穴 半导体的特性 ——P型半导体（受主掺杂） 导带 电离能 价带 受主 能级 载流子的复合与寿命 ——多数载流子、少数载流子 掺杂半导体中，新产生的载流子数量远远超过原来未掺入杂质前载流子的数量，半导体的导电性质主要由占多数的新产生的载流子来决定，所以，在P型半导体中，空穴是多数载流子，而电子是少数载流子。在N型半导体中，电子是多数载流子，空穴是少数载流子。掺入的杂质越多，多