半导体薄膜材料的发展

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

半导体的发展历程

半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。材料的导电性是由“传导带”（conduction band）中含有的电子数量决定。当电子从“价带”（valence band）获得能量而跳跃至“导电带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，通过电子传导或空穴传导的方式传输电流。

基本简介

半导体（semiconductor），指常温下导电性能介于导体(conductor)与绝缘体(insulator)之间的材料。半导体在收音机、电视机以及测温上有着广泛的应用。

无线-潜力大

由于智能型手机消费者需求的增加，无线市场目前是半导体应用中，成长扩大速度最快的一个领域。随着智能型手机需求的增加，而朝向无线基地台的普及及网路基本设备的扩展发展。

Databeans在该报告中指出，通讯应用的各部门均分成无线市场与有线市场两大类。分类为「无线」的产品包含行动电话(功能型手机，智能型手机)、无线基本设备(行动电话基地台等)、短距离无线(802.11、蓝牙，ZigBee，NFC)、及其他无线(无线电芯片等)部门。将无线市场视为

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

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（

LED半导体照明的发展与应用

者按：半导体技术在上个世纪下半叶引发的一场微电子革命，催生了微电子工业和高科技ＩＴ产业，改变了整个世界的面貌。今天，化合物半导体技术的迅猛发展和不断突破，正孕育着一场新的革命——照明革命。新一代照明光源半导体ＬＥＤ，以传统光源所没有的优点引发了照明产业技术和应用的革命。半导体ＬＥＤ固态光源替代传统照明光源是大势所趋。１、ＬＥＤ半导体照明的机遇

（１）全球性的能源短缺和环境污染在经济高速发展的中国表现得尤为突出，节能和环保是中国实现社会经济可持续发展所急需解决的问题。作为能源消耗大户的照明领域，必须寻找可以替代传统光源的新一代节能环保的绿色光源。

（２）半导体ＬＥＤ是当今世界上最有可能替代传统光源的新一代光源。

其具有如下优点：

①高效低耗，节能环保；

②低压驱动，响应速度快安全性高；

③固体化封装，耐振动，体积小，便于装配组合；

④可见光区内颜色全系列化，色温、色纯、显色性、光指向性良好，便于照明应用组合；

⑤直流驱动，无频闪，用于照明有利于保护人眼视力；

⑥使用寿命长。

（３）现阶段ＬＥＤ的发光效率偏低和光通量成本偏高是制约其大规模进入照明领域的两大瓶颈。目前ＬＥＤ的应用领域主要集中在信号指示、智能显示、汽车灯具、景观照明和特殊照明

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（

第八章 薄膜淀积西南科技大学理学院 刘德雄 2013.04.01

本章重点

硅外延薄膜制备原理 SiO2薄膜 化学气相淀积(CVD) 物理气相淀积(PVD)

薄膜淀积概述

薄膜类型

①外延薄膜-器件工作区 ②掩蔽膜-实现定域工艺 ③绝缘介质膜-表面保护、钝化、隔离 ④金属膜及多晶膜-电极引线及栅电极

薄膜材料

①半导体材料-Si、GaAs、GaN、SiC、SiGe ②金属材料-Al、Au、Pt、Ni、Cu、W ③无机材料-SiO2 、Si3N4 ④有机材料

薄膜淀积概述薄膜制备 ①间接生长法：制备薄膜所需的原子或分子通过 化学反应得到。 包括：气相外延、热氧化、化学气相淀积(CVD) 等。 ②直接生长法：制备薄膜所需的原子或分子不通 过化学反应，直接转移到衬底上。 包括：液相外延、固相外延、分子束外延(MBE) 、真空蒸发、溅射、涂敷等

§8.1 硅外延薄膜制备原理

外延(epitaxy):在单晶衬底上生长一层新的单 晶的方法(技术)。 特点：①沿衬底的晶向方向生长；②外延温度 低于晶体的熔点；③外延层可与衬底形成突变 PN结。 外延层：衬底上新生长的单晶层。 外延片: 生长了外延层的衬底。

§8.1 硅同质外延薄膜制备原 理外延的分

中外半导体产业发展模式研究

全球半导体产业发展演变研究 ....................................................................................................... 1

产业发展历程——周期波动中规模迅速扩大 ....................................................................... 1 产业发展模式的变迁——综合向专业的演变 ....................................................................... 4 近期的产业发展模式变化——新环境下的新模式 ............................................................... 8 中国半导体产业发展演变研究 ..................................................................................................... 10

2010年全球半导体照明产业在各国政府和业界人士的重视和关注下快速发展，国内半导体照明产业在政府的支持和成功举办世博会的推动下，呈现井喷式发展。在这背景下，上海半导体照明产业发展情况如何？上海如何抓住发展机遇，结合上海的产业特点，扬长避短，持续稳定发展，已成为人们关注的焦点。 一、国际半导体照明产业现状 随着现代社会的经济发展，环境污染和能源消耗问题日益严重，全球气候变暖、能源匮乏且石油价格不断上涨，发达国家纷纷把发展低碳经济和新能源、节能环保等战略性新兴产业作为推动经济增长的突破口，而半导体照明由于在环保

和节能上的出色性能，逐渐得到各国政府的支持和推广。2010年全球半导体照明产业在政策、法律和市场的推动下技术不断成熟，规模快速发展，亚洲迅速崛起。 （一）国家战略重点支持 目前，世界各国照明用电占总用电量的比例为20%，半导体照明的节电潜能相当可观，因而受到各国政府的高度重视。纷纷制定半导体照明发展计划，从国家战略高度进行系统部署，推进本国半导体照明产业的发展。

日本是世界上最早启动半导体照明计划的国家，1998年启动“21世纪照明计划”，目前已完成了计划的第一期目标，正在组织实施第二期。美国在2000年启动“国家半导体照明研究

计划”

中国半导体行业历史及现状

Technology, Media & Telecommunications

A change of pace for the semiconductor industry?

中国半导体行业历史及现状

A change of pace for the semiconductor industry?

Edited by PricewaterhouseCoopers

By Werner Ballhaus, Dr Alessandro Pagella and Constantin Vogel

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Nina Irmer, Digitale Gestaltung & Medienproduktion, Frankfurt am Main

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