半导体材料绪论1.ppt

The morphology of TiO2 TiO2 Spheres 二氧化钛的应用 涂料化妆品等方面的应用 陶瓷方面的应用 异色效应颜料方面的应用 超亲水效应方面的应用 纳米Ti02在环境方面的应用 在太阳能利用方面的应用 在传感器方面的应用 课程体系 参考书目与教材: 《半导体材料》杨树人等 （教材） 《半导体材料》王季陶 刘明登主编 高教出版社 《半导体材料浅释》万群 化学工业出版社 Robert F.Pierret: Semiconductor Device Fundamentals(Part1) Donald A.Neamen: Semiconductor Physics and Devices / / 考核方式 任选课，3个学分，48学时 考核方式：闭卷笔试 课程成绩评分 —考试70%,平时30% （出勤、课上表现） 考试内容 —以教材和上课内容为主 课程内容 半导体材料概述 锗、硅晶体的制备工艺 锗、硅单晶中的杂质与缺陷 硅的外延生长 Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体 Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体 氧化物半导体材料 其他半导体材料 其他微电子材料与工艺的介绍 学习目的和要求 熟悉硅、锗等元素半导体 包括硅、锗单晶中的杂质和缺陷问题 熟悉砷化镓等化合物半导体的基本性质 掌握相图的识别方法并会用相图来指引实际生产中工艺条件选择 掌握化学提纯和区熔提纯 掌握晶体生长的原理；通过对外延的学习对半导体工艺有基本了解 掌握半导体材料制备方法及性能控制原理 了解其他化合物半导体及氧化物半导体材料的性质 了解其他半导体材料的发展趋势 * * * * * * * * * * 第一个晶体管 1947年，巴丁和布拉顿制备出了第一个点接触晶体管。 在锗片的底面接上电极，在另一面插上细针并通上电流，然后让另一根细针尽量靠近它，并通上微弱的电流，并加上微电流，这时，通过锗片电流突然增大起来。这就是一种信号放大现象。 因为这种晶体管的结构，只是金属与半导体晶片的某一“点”接触，故称之为“点接触晶体管”。 这种晶体管存在着不稳定、噪声大、频率低、放大率小、制作困难等缺点。 世界上第一个晶体管 第一个结型晶体管 肖克利提出另一个新设想：在半导体的两个P区中间夹一个N区的结构就可以实现晶体管放大作用。 1950年，第一个“结型晶体管”试制成功。 这种晶体管是利用电子和空穴的作用原理制成，它是现代晶体管的雏型。 它克服了“点接触晶体管”的不稳定性，而且噪声低、功率大。 1956年，肖克利和巴丁、布拉顿一起获得了诺贝尔物理奖。 第四阶段：集成电路的出现 1950年，R. Ohl和肖特莱发明了离子注入工艺； 1956年，S. Fuller发明了扩散工艺； 1960年，H. Loor和E. Castellani发明了光刻工艺； 1958年，德州仪器的基尔比发明了第一块用Ge材料制成的集成电路 1958年，仙童公司的诺伊斯发明了第一块用硅材料制成的集成电路 集成电路的意义 60年代初，人们在晶体管发展的基础上发明了集成电路，这是半导体发展中的一次飞跃。 它标志着半导体器件由小型化开始进入集成化时期。 所谓集成电路指的是把二极管、三极管（晶体管）以及电阻、电容都制做在同一个硅芯片上，使一个片子所完成的不再是一个晶体管的放大或开关效应，而是具有一个电路的功能。 第一块集成电路 1958年，第一块集成电路：12个器件，Ge晶片 TI公司Kilby ，2000年获Nobel奖 8080(1974) 8086(1978) 80286(1982) 80386(1985) 80486(1989) Pentium(1993) Pentium II (1997) Pentium III (1999) Pentium IV (2000) Pentium D (2005) 酷睿? 2 双核(2006) 酷睿2 四核(2007) 能带工程[energy band engineering] 创造人工改性半导体材料的工程。由江崎和朱兆祥提出。(对材料的物理参数和几何参数的设计和生长，改变能带结构和带隙图形，以优化其电学性质和光学性质从而获得性能优越的新器件 .) 1970年美国IBM实验室的江崎和朱兆祥提出了超晶格的概念．他们设想如果用两种晶格匹配很好的半导体材料交替地生长周期性结构，每层材料的厚度在100nm以下，如图所示，则电子沿生长方向的运动将会产生振荡，可用于制造微波器件．他们的这个设想两年以后在分子束外延设备上实现． 超晶格材料是两种不同组元以几个纳米到几十个纳米的薄层交替生长并保持严格周期性的多层膜，事实上就是特定形式的层状精