科创50和半导体

建国以来的半导体发展历程

走进微电子

56 年毛主席，周总理为了发展我国的科学事业，采取了四项紧急措施，其中之一就是 加速半导体学科的发展，清华当年即创办了半导体专业，57年李志坚教授从前苏联学成 回国，领导教研室，58年前苏联专家又来清华讲学，因此母校华中工学院（今华中理工 大学）即时派我到清华进修，主攻半导体器件，从此与微电子学结上了终身之缘。

我是与清华首届半零[1]

同学一起听课和学习的，全部课余时间在初创的实验室参加科研。我被分配到晶体管组 ，进行合金P-N结的研究并自制一台晶体管参数测试仪。这种理论与实践高度结合的效 果非常好，李教授刚讲完能带论、P-N结，我们马上能在科研中看到它、测到它。这是 一个充满活力的集体，虽然学习、科研很紧张，但大家都非常愉快、融洽，它既培养了 我们的刻苦钻研精神，又培养了我们的团队精神。

60 年学毕返校，创建了半导体专业，讲授半导体器件与材料课，同时带领一批比我更 年青的教工和学生，风风火火地创建了实验室。什么都自己动手干，并研制出了半导体 二极管。当时居然得到心中敬仰的科学院院长、著名诗人、作家郭沫若的视察及鼓励， 大家非常兴奋。可是三年困难时期到了！粮食很紧张，国家制定了调整方针，学校对一 批刚上马的专业

第八章 金属/半导体接触和MESFET

自从Lilienfeld和Heil在1930年提出场效应晶体管（FET）的概念起，直到20世纪50年代半导体材料工艺发展到一定水平后才做出了可以实际工作的器件。所谓场效应就是利用电场来调制材料的电导能力，从而实现器件功能。除了前面讨论过的MOS、MNOS、MAOS、MFS等都属于场效应器件外,还发展了结型场效应管(J-FET), 肖特基势垒栅场效应管（MES FET）等。本章从金属与半导体接触出发，讨论MES FET的结构和工作原理。

8.1. 肖特基势垒和欧姆接触 8.1.1. 肖特基势垒

当金属和半导体接触时，由于金属的功函数与半导体的功函数不同，在接触的界面处存在接触电势差，就会形成势垒，通常称为肖特基势垒。下面以金属与n型半导体接触为例来讨论肖特基势垒的特性。

(1) 理想情况：假定接触处的半导体表面不存在表面态，图8.1(a)是金属与半导体接触前的能带图(非平衡条件下，其中qφm和qφ

S

分别为金属和半导体的功

1

图8.1

函数，qχ为半导体的电子亲和（势）能。功函数定义为将一个电子从Fermi能级移到材料外面（真空能级）所需要的能量，电子亲和能是将一个电子从导带底移到真空能

第八章 金属/半导体接触和MESFET

自从Lilienfeld和Heil在1930年提出场效应晶体管（FET）的概念起，直到20世纪50年代半导体材料工艺发展到一定水平后才做出了可以实际工作的器件。所谓场效应就是利用电场来调制材料的电导能力，从而实现器件功能。除了前面讨论过的MOS、MNOS、MAOS、MFS等都属于场效应器件外,还发展了结型场效应管(J-FET), 肖特基势垒栅场效应管（MES FET）等。本章从金属与半导体接触出发，讨论MES FET的结构和工作原理。

8.1. 肖特基势垒和欧姆接触 8.1.1. 肖特基势垒

当金属和半导体接触时，由于金属的功函数与半导体的功函数不同，在接触的界面处存在接触电势差，就会形成势垒，通常称为肖特基势垒。下面以金属与n型半导体接触为例来讨论肖特基势垒的特性。

(1) 理想情况：假定接触处的半导体表面不存在表面态，图8.1(a)是金属与半导体接触前的能带图(非平衡条件下，其中qφm和qφ

S

分别为金属和半导体的功

1

图8.1

函数，qχ为半导体的电子亲和（势）能。功函数定义为将一个电子从Fermi能级移到材料外面（真空能级）所需要的能量，电子亲和能是将一个电子从导带底移到真空能

西安邮电学院

2006～2007学年第一学期期末考试试卷

班级 ____________ 姓名 ____________ 学号 ______________

《半导体物理》试卷（A卷）

（本卷满分100分，考试时间 120分钟）

题号 一 得分 二 三 四 五 六 总得分 一、填空题：（每空2分，共20分）

1． 原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再局限在某个原子上，

可以从一个原子上转移到另一个原子上，电子将在整个晶体中运动，这种运动称为：共有化运动。

2． 空穴携带__正___电荷，具有___正__的有效质量。 3． 本证硅中掺入III价元素杂质，为__P___型半导体。

4． 当用适当波长的光照射半导体，产生的载流子称为__非平衡___载流子。 5． _爱因斯坦____方程是漂移运动和扩散运动同时存在时少数载流子所遵循的运动方程，是研究半导体器件原理的基本方程之一。

6． 常见的元素半导体有__硅____和___铬___，常见的化合物半导体有_砷化镓_____。

7． 半导体材料硅和锗的晶体结构为______金刚石______型结构。

8． 金属中导电的粒子是电子，半导体中导电的粒子是__电子______和

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客户简介：世界知名的半导体企业，主要产品包括：电脑板卡半导体、功率半导体、传感半导体、 LED半导体照明 推广目的：加大不分销商不设计公司的应用方案联合推广 目标受众：半导体应用企业客户(电脑主机板卡、手机、LED照明、家用电器等电子电器类生产企 业)、经销商等直接客户为主，也还包括行业协会、政府相关机构(比如节能办)等非购买、高影 响力的群体。 竞争对手：德州仪器TI、瑞萨电子、意法半导体、飞思卡尔。

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通过对于受众的分

初试科目：半导体物理学

参考书：半导体物理学 顾祖毅 田立林 富力文 电子工业出版社 考试大纲：

第一章 半导体的晶格结构和缺陷 1 半导体的基本特性 2 常见半导体材料

3 主要半导体器件及其可选用的材料 4 常见半导体的结构类型 5 名词解释

化学键 共价键 离子键 分子键 金属键 晶格缺陷 间隙式杂质 代位式杂质 反晶格缺陷 层错 扩散系数 晶粒间界 第二章 半导体中的电子状态

1 在周期性势场中，电子薛定谔方程的解为布洛赫函数，即波函数：

?1(r)?uk(r)eik?r

uk(r)?uk(r?an)

布洛赫函数不是单色平面波。K为波矢，描述电子共有化运动。平面波因子e表明晶体中不再是局域化的，扩展到整个晶体之中，反映了电子的共有化运动。uk(r)反映了周期性势场对电子运动的影响，说明晶体中电子在原胞中不同位置上出现的几率不同。uk(r)的周期性说明晶体中不同原胞的各等价位置上出现的几率相同。

2 电子在周期场中运动的量子力学处理有几种近似的方法？试简述之。

（1）近自由电子近似 （2）紧束缚近似

3 由于共有化运动，晶体中电子可以看成是整个晶体共有的，因此孤立原子的能

发光材料的发展及研究

庞雪

（贵州大学 大数据与信息工程学院）

摘要： 发光材料是光电信息功能材料领域的研究热点之一。本文着重是关于现有的纳米发光材料、小分子有机电致发光材料、树枝状有机电致发光材料、芴类电致发光材料的发展与研究情况。介绍了国内外在研究发光材料方面所取得的一些最新进展,并对一些有待进一步研究的问题做了展望。 关键词： 发光材料

Abstract： The development of luminescent materials is one of the forefronts and hot areas of the optoelectronic information materials. This paper is about the existing

luminescence

surface

modification,

organic

small

molecular

electroluminescent materials, dendrimers electroluminescent materials, fluorene-based electroluminescent materials develop

1. （ D ）下面关于有效质量的叙述错误的是 。 A. 有效质量概括了半导体内部势场的作用

B. 有效质量直接把外力f和电子的加速度联系起来

C. 有效质量的引入使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用

D. 不是所有的有效质量都可以直接由实验测定

2. （ D ）对于只含一种杂质的非简并ｐ型半导体，费米能级随温度上升而 。 A. 上升 B. 下降 C. 不变

D. 经过一极值后趋近Ei

3. （ C ）一块半导体寿命τ=15μs，光照在材料中会产生非平衡载流子，光照突然停止30μs后，其中非平衡载流子将衰减到原来的 。 A.1/4 ； B.1/e ； C.1/e2 ； D.1/2 4. （ A ）不是深杂质能级特点的是 。 A. 杂质能级离带边较近 B. 多次电离（多重能级） C. 有可能成为两性杂质 D. ED，EA 可与Eg相比拟

5.（ B ）对于补偿的半导体材料，下列叙述正确的是 。 A.载流子浓度取决于杂质浓度较大者，载流子迁移率取决于电离杂质总浓度 B.载流子浓

太阳能电池培训手册(上)

第一章 太阳电池的工作原理和基本特性

1.1 半导体物理基础

1.1.1 半导体的性质

世界上的物体如果以导电的性能来区分，有的容易导电，有的不容易导电。容易导电的称为导体，如金、银、铜、铝、铅、锡等各种金属；不容易导电的物体称为绝缘体，常见的有玻璃、橡胶、塑料、石英等等；导电性能介于这两者之间的物体称为半导体，主要有锗、硅、砷化镓、硫化镉等等。众所周知，原子是由原子核及其周围的电子构成的，一些电子脱离原子核的束缚，能够自由运动时，称为自由电子。金属之所以容易导电，是因为在金属体内有大量能够自由运动的电子，在电场的作用下，这些电子有规则地沿着电场的相反方向流动，形成了电流。自由电子的数量越多，或者它们在电场的作用下有规则流动的平均速度越高，电流就越大。电子流动运载的是电量，我们把这种运载电量的粒子，称为载流子。在常温下，绝缘体内仅有极少量的自由电子，因此对外不呈现导电性。半导体内有少量的自由电子，在一些特定条件下才能导电。

半导体可以是元素，如硅（Si）和锗（Ge），也可以是化合物，如硫化镉（OCLS）和砷化镓（GaAs），还可以是合金，如GaxAL1-xAs，其中x为0-1之间的任意数。许多有机化合物，如

半导体器件的检测和选用

(1)二极管的检测与选用 1)二极管的检测根据PN结的单向导电性原理，最简单的方法是用万用表测其正、反向电阻。用万用表红表笔接二极管负极、黑袁笔接二极管正极，测得的是正向电阻，将红、黑表笔对调，测得的是反向电阻。 正向电阻测量：小功率锗管的正向电阻一般为lOOfl～lkC/,之间，硅管的正向电阻一般为几百欧到几千欧之间。 反向电阻测量：锗管和硅管的反向电阻一般都在几百千欧以上，且硅管比锗管大。 根据二极管的单向导电性，即二极管的正向电阻小，反向电阻大的特性，可以通过测量的方法确定二极管的正、负极。 由于二极管的伏安特性的非线性，测量时用不同的欧姆挡或灵敏度不同的万用表，所得的数据不同。测量时，对于小功率二极管，通常可选用万用表R×100或R×lk挡；对于中、大功率二极管通常应选用万用表R×1。或R×10挡。 如果测得正向电阻为无穷大，说明二极管内部断线，如果反向电阻值近似为零，说明管子内部短路（击穿），如果测得正反向电阻相差不多，说明管子性能差或失效。以上三种情况的二极管皆不能使用。 实际使用中应注意，硅管和锗管不能替换。同类型管子可以代替，其原则是，对于检波管，只要工作频率高于原来的管子就可代换；对于整流管，只要反向