半导体材料的性质及其特性

半导体材料硅的基本性质

一．半导体材料

1.1 固体材料按其导电性能可分为三类：绝缘体、半导体及导体，它们典型的电阻率如下：

图1 典型绝缘体、半导体及导体的电导率范围

1.2 半导体又可以分为元素半导体和化合物半导体，它们的定义如下：

元素半导体：由一种材料形成的半导体物质，如硅和锗。 化合物半导体：由两种或两种以上元素形成的物质。 1) 二元化合物 GaAs — 砷化镓 SiC — 碳化硅

2) 三元化合物

AlGa11As — 砷化镓铝

AlIn11As — 砷化铟铝

1.3 半导体根据其是否掺杂又可以分为本征半导体和非本征半导体，它们的定义分别为：

本征半导体：当半导体中无杂质掺入时，此种半导体称为本征半导体。 非本征半导体：当半导体被掺入杂质时，本征半导体就成为非本征半导体。

1.4 掺入本征半导体中的杂质，按释放载流子的类型分为施主与受主，它们的定义分别为：

施主：当杂质掺入半导体中时，若能释放一个电子，这种杂质被称为施主。如磷、砷就是硅的施主。

受主：当杂质掺入半导体中时，若能接受一个电子，就会相应地产生一个空穴，这种杂质称为受主。如硼、铝就是硅的受主。

图1.1 （a）带有施主（

半导体材料硅的基本性质

一．半导体材料

1.1 固体材料按其导电性能可分为三类：绝缘体、半导体及导体，它们典型的电阻率如下：

图1 典型绝缘体、半导体及导体的电导率范围

1.2 半导体又可以分为元素半导体和化合物半导体，它们的定义如下：

元素半导体：由一种材料形成的半导体物质，如硅和锗。 化合物半导体：由两种或两种以上元素形成的物质。 1) 二元化合物 GaAs — 砷化镓 SiC — 碳化硅

2) 三元化合物

AlGa11As — 砷化镓铝

AlIn11As — 砷化铟铝

1.3 半导体根据其是否掺杂又可以分为本征半导体和非本征半导体，它们的定义分别为：

本征半导体：当半导体中无杂质掺入时，此种半导体称为本征半导体。 非本征半导体：当半导体被掺入杂质时，本征半导体就成为非本征半导体。

1.4 掺入本征半导体中的杂质，按释放载流子的类型分为施主与受主，它们的定义分别为：

施主：当杂质掺入半导体中时，若能释放一个电子，这种杂质被称为施主。如磷、砷就是硅的施主。

受主：当杂质掺入半导体中时，若能接受一个电子，就会相应地产生一个空穴，这种杂质称为受主。如硼、铝就是硅的受主。

图1.1 （a）带有施主（

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

半导体管特性图示仪的使用和晶体管参

数测量

作者：本站 来源：www.elecfans.com 发布时间：2009-3-9 9:12:09 [收 藏] [评 论]

半导体管特性图示仪的使用和晶体管参数测量 一、实验目的

1、了解半导体特性图示仪的基本原理

2、学习使用半导体特性图示仪测量晶体管的特性曲线和参数。

二、预习要求

1、阅读本实验的实验原理，了解半导体图示仪的工作原理以及XJ4810 型半导体

管图示仪的各旋钮作用。

2、复习晶体二极管、三极管主要参数的定义。

三、实验原理

（一）半导体特性图示仪的基本工作原理

任何一个半导体器件，使用前均应了解其性能，对于晶体三极管，只要知道其输入、 输出特性曲线，就不难由曲线求出它的一系列参数，如输入、输出电阻、电流放大倍、 漏电流、饱和电压、反向击穿电压等。但如何得到这两组曲线呢？最早是利用图4-1 的 伏安法对晶体管进行逐点测试，而后描出曲线，逐点测试法不仅既费时又费力，而而且 所得数据不能全面反映被测管的特性，在实际中，广泛采用半导体特性图示仪测量的晶

体管输入、输出特性曲线。

图4-1 逐点法测试共射特性曲线的原理线路

用半导体特性图示仪测量晶体管的特性曲线和各种直流参量的基本原理是

3.1 受主 acceptor

半导体中的一种杂质，她接受从价带激发的电子，形成空穴导电。 3.2 电阻率允许偏差 allowable resistivity tolerance

晶片中心点或晶锭断面中心点的电阻率与标称电阻率的最大允许差值，它可以用标称值的百分数来表示。

3.3 厚度允许偏差 allowable thickness tolerance

晶片的中心点厚度与标称值的最大允许差值。 3.4 各向异性 anisotropic

在不同的结晶学方向有不同物理特性。又称非各向同性，非均质性。

3.5 各向异性腐蚀anisotropic etch

沿着特定的结晶学方向，呈现腐蚀速率增强的一种选择性腐蚀。 3.6 退火 annealing

改变硅片特性的热过程。 3.7 退火片 annealing wafer

在惰性气氛或减压气氛下由于高温的作用在近表面形成一个无缺陷（COP）区得硅片。

3.8 脊形崩边 apex chip

从晶片边缘脱落的任何小块材料的区域。该区域至少含有2个清晰的内界面，而形成一条或多条清晰交叉线。 3.9 区域沾污 area contamination

在半导体晶片上，非有意地附加到晶片表面上的物质，它的线度远大于局部

XJ4822型半导体管特性图示仪

使用说明书

上海新建仪器设备有限公司

1. 概述

XJ4822型半导体管特性图示仪是一种用示波管显示半导体器件各种特性曲线，并可测量其静态参数的测试仪器。

与其它同类型图示仪相比，主要区别在于采用了微机控制技术，引入了字符显示，光标测量功能，使半导体管的各种静态参数，包括β（hfe）、Gfs(gm) 均可光标测量、数字读出, 给用户带来更多方便。

1.1 本仪器由下列几部分组成

X轴、Y轴放大器 阶梯信号发生器 集电极电源 二簇电子开关 低压电源供给

高频高压电源及示波管控制电路 CRT读测微机电路 过流报警电路

1.2 仪器的特点

1.2.1 本仪器由于采用微机控制, 数字插入技术，引入字符显示, 光标测量功能, 面板上增添了六个操作键,CRT屏幕上实时显示Y(电流) 、X（电压）、S（阶梯）开关档位（位标）量、通过主光标［+］操作,能直接显示测得的I(电流) 、U(电压) 测量值，辅光标［×］配合操作, 能自动计算显示, 读出β（hfe）、Gfs(gm) 等器件的参数。

1.2.2 通过配合高压测试台, 使反向电压UR可达3000V。

1. 2. 3 由于

XJ4822型半导体管特性图示仪

使用说明书

上海新建仪器设备有限公司

1. 概述

XJ4822型半导体管特性图示仪是一种用示波管显示半导体器件各种特性曲线，并可测量其静态参数的测试仪器。

与其它同类型图示仪相比，主要区别在于采用了微机控制技术，引入了字符显示，光标测量功能，使半导体管的各种静态参数，包括β（hfe）、Gfs(gm) 均可光标测量、数字读出, 给用户带来更多方便。

1.1 本仪器由下列几部分组成

X轴、Y轴放大器 阶梯信号发生器 集电极电源 二簇电子开关 低压电源供给

高频高压电源及示波管控制电路 CRT读测微机电路 过流报警电路

1.2 仪器的特点

1.2.1 本仪器由于采用微机控制, 数字插入技术，引入字符显示, 光标测量功能, 面板上增添了六个操作键,CRT屏幕上实时显示Y(电流) 、X（电压）、S（阶梯）开关档位（位标）量、通过主光标［+］操作,能直接显示测得的I(电流) 、U(电压) 测量值，辅光标［×］配合操作, 能自动计算显示, 读出β（hfe）、Gfs(gm) 等器件的参数。

1.2.2 通过配合高压测试台, 使反向电压UR可达3000V。

1. 2. 3 由于

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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

实验一 半导体材料的缺陷显示及观察

实验目的

1．掌握半导体的缺陷显示技术、金相观察技术；

2．了解缺陷显示原理，位错的各晶面上的腐蚀图象的几何特性； 3．了解层错和位错的测试方法。 一、 实验原理

半导体晶体在其生长过程或器件制作过程中都会产生许多晶体结构缺陷，缺陷的存在直接影响着晶体的物理性质及电学性能，晶体缺陷的研究在半导体技术上有着重要的意义。

半导体晶体的缺陷可以分为宏观缺陷和微观缺陷，微观缺陷又分点缺陷、线缺陷和面缺陷。位错是半导体中的主要缺陷，属于线缺陷；层错是面缺陷。

在晶体中，由于部分原子滑移的结果造成晶格排列的“错乱”，因而产生位错。所谓“位错线”，就是晶体中的滑移区与未滑移区的交界线，但并不是几何学上定义的线，而近乎是有一定宽度的“管道”。位错线只能终止在晶体表面或晶粒间界上，不能终止在晶粒内部。位错的存在意味着晶体的晶格受到破坏，晶体中原子的排列在位错处已失去原有的周期性，其平均能量比其它区域的原子能量大，原子不再是稳定的，所以在位错线附近不仅是高应力区，同时也是杂质的富集区。因而，位错区就较晶格完整区对化学腐蚀剂的作用灵敏些，也就是说位错区的腐蚀速度大于非位错区的腐蚀速度，这样我们就可以通过腐蚀坑的图象来显示位