微电子学教案..doc

微电子学教案 微电子技术是当代信息技术的基础，是随着集成电路的发展而产生的。电子技术的发展经历了电子管、晶体管、集成电路、大规模集成电路、超大规模集成电路等阶段。1978年超大规模集成电路研制成功，标志着电子技术正式进入微电子时代。虽然从产生到现在还不到30年，但是微电子技术的应用范围之广、发挥作用之大，使它不得不让人刮目相看。计算机、移动通讯、宇航、原子能、海洋开发、生物工程以及工业生产控制等等，到处都有微电子技术的应用。可以说，微电子技术已经完全融入了我们的生活。另一方面，在军事领域，它的普及程度和所起的作用也是惊人的：作战指挥、武器控制、作战保障、后勤保障、军事训练、人员培训、行政管理、军事科研等到处都有微电子技术的影子；而武器小型化智能化自动化、精确制导系统和卫星航天系统的实现也都离不开微电子技术。难怪美国国防部会将微电子技术列为国防关键技术项目，花大力气支持工业界联合进行科研开发呢！下面详细的介绍该如何学好微电子知识。? （1）温度是粒子（分子、原子、电子等）平均动能的量度。热量是粒子的随机运动、通过碰撞把动能从较高温度的物体传递给较低温度的物体的平均动能。对于热平衡系统，其中无热量的转移。? （2）热平衡状态就是整个系统中温度均匀的状态；对于几个系统而言，即是处于相同温度的一种状态，它们之间不存在热量转移的现象。? （3）热涨落是系统的能量或者温度发生瞬间波动（起伏）的现象。虽然处于热平衡状态的两个体系之间并无净能量的转移；但是热平衡是一种动态平衡。从某一个瞬间来看，由于粒子的速度有高、有低（服从Maxwell速率分布定律），则仍然存在着瞬间动能——热量的传递，这就会造成热涨落。? （4）热噪声又称为Johnso npihyg kunhn及 /噪声，是电路系统中发生的电流和电压不可控制的一种涨落现象。因为热涨落是热平衡体系中存在的一种普遍现象，则在电路系统中，载流子的热涨落就会导致载流子浓度发生涨落（起伏），并从而产生电流和电压的涨落——热噪声。? （5）晶体结构的种类：有七大类，即7个晶系。按照晶格型式，则共有14种（因为每一个晶系可以有几个不同的晶格型式），即14种Bravais格子。按照点群对称性，则共有32种，即32个点群。按照空间群对称性，则共有230种，即230个空间群。? （6）原胞是晶体的最小重复单元，但只反映了晶体的周期性；晶胞也是晶体的一种重复单元，但反映了晶体的对称性（一般，体积要大一些）。原胞中只有一个原子的晶格是简式晶格，原胞中有一个以上原子的晶格是复式晶格。简式晶格的热振动只有声学波，复式晶格的热振动则既有声学波、也有光学波。? （7）晶体原胞的选取方法可以有无穷多种（体积不变），但是最具有对称性的一种原胞是所谓Wigner-Seitz原胞；这种原胞是由一个格点到所以的近邻格点连线的垂直平分面所构成的一种多面体。例如，体心立方格子的Wigner-Seitz原胞，就是把一个体心立方晶胞切去8个顶角之后、所得到的14面体（有6个正方形和8个正六边形）；Wigner-Seitz原胞的体积是其晶胞体积的1/4。? （8）晶体的正格子与其倒格子具有相同的对称性。例如，面心立方格子的倒格子是体心立方格子，体心立方格子的倒格子是面心立方格子，都具有立方晶系的对称性。? （9）对于晶体中的电子波和格波，由于受到晶体体积的限制，则表示电子波和格波状态的波矢，它们的取值也要受到一定的限制，即是被限制在由kx、ky、kz构成的波矢空间的Wigner-Seitz原胞中；该原胞也就是所谓Brillouin区。? 对于Si、Ge、GaAs这些由面心立方Bravais格子构成的半导体而言，其Brillouin区也就是面心立方的倒格子的Wigner-Seitz原胞，因此Brillouin区的形状就是由6个正方形和8个正六边形包围而成的14面体。? （10）晶体电子的状态与晶体对称性有关，并且由波矢k表示。波矢k被限制在Brillouin区中，Brillouin区中的一个代表点就表示一种状态；由于代表点的状态与对称性有关，因此就常常采用与对称性相关的符号来标志这些代表点，例如，在Brillouin区内部的代表点用大写希腊字母标志：Brillouin区中心——Γ，在100晶向上的代表点——Δ，在111晶向上的代表点——Λ；在Brillouin区边界上的代表点用大写英文字母标志：在100晶向的边界上（即正方形中心）——X，在111晶向的边界上（即正六边形中心）——L。即由Γ点到X点连线上的任一个状态都是Δ，由Γ点到L点连线上的任一个状态都是Λ。Γ点表示的状态的对称性最高。? （11）Si、Ge是元素半导体，但从晶体结构来看，其中却有两种原子（它们的共价键取向不同），因此这些半导体的晶格是复式晶格，则存在光学波模式的晶格振动。