Section 1 晶體的結(jié)構(gòu)與能帶理論

1、Applied Materials ConfidentialSolar Business GroupTraining Course:JimmyApplied Materials ConfidentialSolar Business Group認(rèn)識半導(dǎo)體認(rèn)識半導(dǎo)體 半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu) 能帶理論 半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu) 載流子 載流子的產(chǎn)生與復(fù)合 載流子的電輸運 載流子的擴(kuò)散Applied Materials ConfidentialSolar Business Group固體材料的分類固體材料的分類根據(jù)固體內(nèi)部原子排列的不同，可以把固體分為 晶體：原子排列具有周期性 單晶：長程有序 多晶：長程無序，短程有序

2、 非晶體：原子排列不具周期性多晶單晶非晶Applied Materials ConfidentialSolar Business Group單晶硅，多晶硅，非晶硅單晶硅，多晶硅，非晶硅單晶硅多晶硅非晶硅生長直拉法或區(qū)熔法化學(xué)提純或薄膜生長薄膜生長（PECVD)性質(zhì)單晶硅具有準(zhǔn)金屬的物理性質(zhì)，有較弱的導(dǎo)電性，其電導(dǎo)率隨溫度的升高而增加，有顯著的半導(dǎo)電性導(dǎo)電性良好，耐高溫直接能帶半導(dǎo)體，它的結(jié)構(gòu)內(nèi)部有許多所謂的“懸鍵”，也就是沒有和周圍的硅原子成鍵的電子，這些電子在電場作用下就可以產(chǎn)生電流，并不需要聲子的幫助，因而非晶硅可以做得很薄，還有制作成本低的優(yōu)點用途是制造半導(dǎo)體硅器件的原料，用于制大功率整

3、流器、大功率晶體管、二極管、開關(guān)器件 導(dǎo)電引線，柵極，電阻用非晶硅膜可以制成各種光敏、位敏、力敏、熱敏等傳感器Applied Materials ConfidentialSolar Business Group單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)簡單立方面心立方金剛石立方45套構(gòu)晶格常數(shù)：a= 5.43A? 1cm3有多少個硅原子計算：(100),(110),(111)的原子密度與晶面間距集成電路通常采用(100)的晶面：晶面間距小，不易斷裂與解理Applied Materials ConfidentialSolar Business Group晶向，晶面與密勒指數(shù)晶向，晶面與密勒指數(shù) 晶向指數(shù)：

4、從原子沿晶向到最近的原子位移為 則晶向即用l1,l2,l3標(biāo)識，稱為晶向指數(shù) 等效晶向332211alalal 晶面與密勒指數(shù)：相互平行等距的平面系。從原點算起，考察各基矢方向第一個面的截距 ，分別為 ，則稱（h1,h2,h3）為其晶面標(biāo)志，也稱為密勒指數(shù)311ad 222ad (3,2)332211,hahaha可證明，晶面的密勒指數(shù)等于晶面法線的晶向指數(shù)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group硅原子的電子結(jié)構(gòu)硅原子的電子結(jié)構(gòu)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶結(jié)構(gòu)

5、的價鍵模型能帶結(jié)構(gòu)的價鍵模型Applied Materials ConfidentialSolar Business Group硅的能帶結(jié)構(gòu)硅的能帶結(jié)構(gòu)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性能帶結(jié)構(gòu)與導(dǎo)電性暗含前提：滿帶電子不導(dǎo)電Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶理論能帶理論Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶結(jié)構(gòu)的波函數(shù)推導(dǎo)能帶結(jié)構(gòu)的波函數(shù)推導(dǎo) 波函數(shù)的意義：幾率波 （量子力學(xué)導(dǎo)

6、論，曾謹(jǐn)言） 布洛赫定理：Applied Materials ConfidentialSolar Business Group一維周期場的推導(dǎo)一維周期場的推導(dǎo)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group一維周期場的推導(dǎo)一維周期場的推導(dǎo)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶的討論能帶的討論Applied Materials ConfidentialSolar Business Group能帶理論對導(dǎo)電性的解釋能帶理論對導(dǎo)電性的解釋Applied Materials Confi

7、dentialSolar Business Group能帶密度能帶密度Applied Materials ConfidentialSolar Business Group費米面費米面Applied Materials ConfidentialSolar Business Group費米分布函數(shù)費米分布函數(shù)Applied Materials ConfidentialSolar Business Group費米分布費米分布Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體電子論半導(dǎo)體電子論-半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)Applied Ma

8、terials ConfidentialSolar Business Group常見材料的帶隙常見材料的帶隙Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體中的雜質(zhì)：施主與受主半導(dǎo)體中的雜質(zhì)：施主與受主Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體電子的費米統(tǒng)計分布半導(dǎo)體電子的費米統(tǒng)計分布Applied Materials ConfidentialSolar Business Group半導(dǎo)體體內(nèi)載流子的計算半導(dǎo)體體內(nèi)載流子的計算AiAiADiDiDiNnnNpnNNnpNnnNnpn222,Applied Materials ConfidentialSolar Business Group載流子的漂移載流子的漂移Applied M