半導(dǎo)體常用名詞定義

1、#15728.半導(dǎo)體物理學(xué)(semiconductor physics )半導(dǎo)體物理學(xué)是固體物理學(xué)的重要分支，是固體電子學(xué)的基礎(chǔ)。半導(dǎo)體材料物理性質(zhì)的研究最早可追溯到1833年，當時法拉第發(fā)現(xiàn)硫化銀的電導(dǎo)率隨溫度升高而迅速增加。1873年史密斯發(fā)現(xiàn)光照能改變硒的電導(dǎo)率，1874年布朗發(fā)現(xiàn)硫化鉛與一個探針接觸時呈現(xiàn)整流效應(yīng)。但對半導(dǎo)體中電子輸運過程的深刻理解則歸因于量子力學(xué)的創(chuàng)立及基于單電子理論的能帶模型的建立。20世紀30年代末，莫特、達維多夫和肖特基發(fā)展了金屬-半導(dǎo)體接觸的整流理論。在此基礎(chǔ)上肖克利、布拉頓和巴丁發(fā)明了第一個固體放大器一一點接觸晶體管，并于 1956年獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這一

2、發(fā)明及其后來的結(jié)型晶體管的制作是半導(dǎo)體器件發(fā)展史上的劃時代突破，是固體電子學(xué)時代的開始。20世紀50年代后期基爾比和諾伊斯發(fā)明了集成電路，實現(xiàn)了電路的微型化，引發(fā)了電子技術(shù)的革命。1958年江崎玲於奈發(fā)現(xiàn)了 pn結(jié)二極管中的電子隧道現(xiàn)象，因此而獲得1973年諾貝爾物理學(xué)獎。由兩種不同半導(dǎo)體材料直接接觸構(gòu)成的半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)概念是1960年前后由克羅默和阿爾弗洛夫提出的。1982年克利青(Klitzing )在超薄的異質(zhì)結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)了基于反型層中二維電子運動的量子霍爾效應(yīng)并獲1985年諾貝爾物理學(xué)獎。其后崔琦和施特默在超高純半導(dǎo)體材料中又發(fā)現(xiàn)分數(shù)量子霍爾效應(yīng)。勞克林用量子流體的理論進行了解釋，并與崔

3、琦、斯特默(Stormer)分享了 1998年諾貝爾物理學(xué)獎。半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)構(gòu)的發(fā)展產(chǎn)生了更快的晶體管一一高電子遷移率晶體管及性能更優(yōu)良的激光器一一雙異質(zhì)結(jié)激光器?？肆_默和阿爾弗洛夫因此獲得2000年諾貝爾 物理學(xué)獎。1970年江崎玲於奈和朱兆祥首先提出超晶格的概念。它是一種人造的周期性結(jié)構(gòu)，其中電子的運動在 一個方向上受到限制即電子在二維平面內(nèi)運動，這種結(jié)構(gòu)稱為量子阱。如果電子的運動在兩個維度方向上均受到 限制時，這種結(jié)構(gòu)稱為量子線。若電子在三個維度方向上的運動均受到限制則稱為量子點。量子結(jié)構(gòu)中的電子能 態(tài)具有離散的而不是連續(xù)的結(jié)構(gòu)，因此載流子的分布是離散的。通過制作量子結(jié)構(gòu)，不僅將材料的能帶

4、變成離散 能級或子能帶，甚至可以改變能帶結(jié)構(gòu)，把間接帶隙變?yōu)橹苯訋?，因此將大大改善半?dǎo)體器件的性能。 量子阱、 量子點激光器及正在研究的單電子晶體管都是具有量子結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。半導(dǎo)體量子結(jié)構(gòu)的制備，量子效應(yīng)及 量子器件的研究正成為 21世紀半導(dǎo)體物理及器件物理研究的主導(dǎo)方向，并將引起以集成電路光電子器件及光電 集成為基礎(chǔ)的信息產(chǎn)業(yè)的新的革命。#15729.半導(dǎo)體(semiconductor )導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間的一種材料。其能量系統(tǒng)分為許可能帶和禁帶，禁帶處于價帶和導(dǎo)帶之間。半導(dǎo) 體的禁帶寬度較窄，在室溫下由熱激發(fā)就可能引起顯著的電離。熱電離產(chǎn)生自由電子和自由空穴，半導(dǎo)體的導(dǎo)電

5、過程依賴于這兩種載流子。在半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)將大大改變其導(dǎo)電能力，可制得摻雜半導(dǎo)體。如果材料中自由電 子密度大于自由空穴密度稱n型半導(dǎo)體，反之稱為p型半導(dǎo)體。未摻雜、無缺陷的半導(dǎo)體具有相等的自由電子和 自由空穴密度稱為本征半導(dǎo)體，而摻雜的半導(dǎo)體稱為非本征半導(dǎo)體。半導(dǎo)體一般是晶體材料，通常由四價或平均 為四價的原子組成的類金剛石材料，硅和錯是常見的單質(zhì)半導(dǎo)體，碎化錢是最常見的化合物半導(dǎo)體。#15730.能帶(energy band )相鄰原子在組成固體時，其相應(yīng)的電子能級由于原子間的相互作用而分裂，由于固體中包含的原子數(shù)很大，分離 出來的能級十分密集，形成一個在能量上準連續(xù)的分布即能帶。由不同的原

6、子能級所形成的允許能帶之間一般隔 著禁止能帶。#15732.導(dǎo)帶(conduction band )根據(jù)能帶理論，固體中的電子態(tài)能級分裂為一系列的帶，在帶內(nèi)能級分布是準連續(xù)的，帶與帶之間存在有能量間 隙。在非導(dǎo)體中，電子恰好填滿能量較低的一系列能帶，再高的各帶全部都是空的，在填滿的能帶中盡管存在很 多電子，但并不導(dǎo)電。在導(dǎo)體中，則除了完全填滿的一系列能帶外，還有只是部分地被電子填充的能帶，這種部分填充帶中的電子可以起導(dǎo)電作用， 稱為導(dǎo)帶。半導(dǎo)體屬于上述非導(dǎo)體的類型，但滿帶與空帶之間的能隙比較小。 通常把半導(dǎo)體一系列滿帶中最高的能帶稱為價帶，把半導(dǎo)體中一系列空帶中最低的能帶稱為導(dǎo)帶。#15733

7、. 價帶(valence band )半導(dǎo)體和絕緣體中能量較低的若干能帶是被電子填滿的，其中能量最高的能帶稱為價帶，價帶是和原子中最外層 軌道上的價電子的能級相對應(yīng)的。#15735.帶隙（band gap）固體的能帶結(jié)構(gòu)中填充電子的最高能帶與最低空能帶之間的能量間隔。對半導(dǎo)體而言帶隙寬度即禁帶寬度。#15736.深能級(deep level )距導(dǎo)帶底較遠的施主能級和離價帶頂較遠的受主能級稱為深能級。相應(yīng)的雜質(zhì)稱為深能級雜質(zhì)。深能級雜質(zhì)能夠 產(chǎn)生多次電離，每次電離相應(yīng)地有一個能級，則在禁帶中引入若干個能級。而且，有的雜質(zhì)既能引入施主能級， 又能引入受主能級。深能級雜質(zhì)一般含量極少，而且能級較深

8、，它們對載流子濃度和導(dǎo)電類型的影響沒有淺能級 雜質(zhì)顯著，但對于載流子的復(fù)合作用比淺能級雜質(zhì)強，故這些雜質(zhì)又稱為復(fù)合中心。非田、V族雜質(zhì)在硅、錯中 往往產(chǎn)生深能級。硅中的金雜質(zhì)，可測到二個深能級，一個是施主能級，另一為受主能級。金是典型的復(fù)合中心， 在制造高速開關(guān)器件時，常有意摻入金以提高器件的速度。#15737.準費米酢級(quasi-Fermi level )當半導(dǎo)體材料中存在非平衡載流子時，導(dǎo)帶電子和價帶電子在各自能帶中熱躍遷概率大，而處于熱平衡狀態(tài)；導(dǎo)帶電子與價帶電子之間，熱躍遷概率小，處于不平衡狀態(tài)。因此用電子準費米( Fermi)能級(Ef) n和空穴準費米 (Fermi)能級(Ef

9、)p分別描述非平衡半導(dǎo)體材料中電子濃度 n和空穴濃度p：底一（若F1 n = Ncektp =kt其中N、N為導(dǎo)帶和價帶的有效態(tài)密度，Ec、巳為導(dǎo)帶底和價帶頂?shù)哪芰俊＃‥f?（Ef）p準費米能級概念的引入對 分析實際半導(dǎo)體器件工作原理十分重要。#15739.載流子（carrier ）指荷載電流的粒子，它們在電場作用下能作定向運動而形成電流。金屬中只有電子一種載流子，在電介質(zhì)中是正、負離子，半導(dǎo)體中有電子和空穴兩種載流子。有兩種載流子參與導(dǎo)電是半導(dǎo)體的一大特點。在金屬和電介質(zhì)中，載流子數(shù)目一般不變，在半導(dǎo)體中它們的數(shù)目隨其中的雜質(zhì)含量和外界條件（如加熱、光照等）的變化而顯著變化。#15740.多

10、數(shù)裁流子（majority carrier ） 半導(dǎo)體的電導(dǎo)依賴兩種載流子，即導(dǎo)帶中的電子和價帶中的空穴。在摻雜半導(dǎo)體中，居多數(shù)的一種載流子對電導(dǎo)起支配作用，稱為多數(shù)載流子。如 n型半導(dǎo)體中電子為多數(shù)載流子，p型半導(dǎo)體中空穴為多數(shù)載流子。#15741.少數(shù)載流子(minority carrier )同一種半導(dǎo)體材料中與多數(shù)載流子帶相反電荷的載流子。如n型半導(dǎo)體中的空穴和p型半導(dǎo)體中的電子均為少數(shù)載流子。熱平衡條件下，非簡并半導(dǎo)體中電子濃度n與空穴濃度p滿足其中ni為本征載流子濃度，Eg為禁帶寬度。T為溫度。因此在本征激發(fā)尚不顯著的溫度范圍內(nèi)，多數(shù)載流子濃度 可以近似認為與摻雜濃度相等，基本不隨

11、溫度而改變。少數(shù)載流子濃度隨溫度升高而迅速增加。對于同種半導(dǎo)體，摻雜濃度越高，少數(shù)載流子濃度越低。對于相同摻雜濃度，材料的禁帶寬度Eg越大，少數(shù)載流子濃度越低。雖然熱平衡少數(shù)載流子對電導(dǎo)的作用較小，但非平衡少數(shù)載流子對電導(dǎo)的作用較小，但非平衡少數(shù)載流子，如pn結(jié)正向注入的非平衡少數(shù)載流子，對器件的工作起支配作用。#15742.載流子壽命(carrier lifetime )在熱平衡條件下，電子不斷地由價帶激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生電子空穴對，與此同時，它們又不停地因復(fù)合而消失。平 衡時，電子與空穴的產(chǎn)生率等于復(fù)合率，從而使半導(dǎo)體中載流子的密度維持恒定。載流子間的復(fù)合使載流子逐漸 消失，這種載流子平均存在

12、的時間，就稱之為載流子壽命。#15743. 非平衡載流子壽命(nonequilibrium carrier lifetime )當半導(dǎo)體由于外界作用注入非平衡載流子時，它處于非平衡狀態(tài)。載流子間的復(fù)合使非平衡載流子逐漸消失。在注入非平衡載流子濃度不是太大的簡單情況下，非平衡載流子按下列規(guī)律消失：n=(An)oexp(-t/ r)o顯然,式中r即為非平衡載流子平衡平均存在的時間，通常稱為非平衡載流子壽命。由于在非平衡狀態(tài)下，非平衡少 子的影響起主導(dǎo)作用，因而 r又稱為非平衡少子壽命，而1/ r表示非平衡載流子的復(fù)合率。非平衡載流子壽命 是一個結(jié)構(gòu)靈敏的參數(shù)，它與材料的種類、完整性、某些雜質(zhì)的含量

13、以及樣品的表面狀態(tài)有密切的關(guān)系。#15745.本征載流子濃度(intrinsic carrier concentration )本征半導(dǎo)體材料中自由電子和自由空穴的平衡濃度。#15746.空穴(hole )是指半導(dǎo)體中的一種載流子。半導(dǎo)體內(nèi)部的熱運動、外部光照或在半導(dǎo)體內(nèi)摻入受主雜質(zhì)，都可以使半導(dǎo)體的價 帶失去一些電子，原來被電子填滿的價帶頂部出現(xiàn)一些空能級。在外電場和磁場作用下，這些仍留在滿帶中的電 子，也能夠?qū)щ姟M帶電子的這種導(dǎo)電作用等效于把這些空的量子狀態(tài)看做帶正電荷的準粒子的導(dǎo)電作用，稱這 些價帶中空的量子狀態(tài)為空穴。 空穴帶正電荷性，還具有正的有效質(zhì)量。所以半導(dǎo)體中除了導(dǎo)帶電子導(dǎo)電

14、作用外， 還有價帶空穴的導(dǎo)電作用。#15747.有效質(zhì)量(effective mass )晶體中的電子或空穴在外加電場、磁場中運動，常常可以用準經(jīng)典運動規(guī)律來描述。根據(jù)晶體中電子運動加速度、 一. 一 、 . . . . . . . , .、 . . . . . . . 一 , 一 . -. . . . . . .與外力之間的關(guān)系，與經(jīng)典力學(xué)牛頓第二定律相類比，引入了有效質(zhì)量 m。晶體中的電子始終受到晶體勢場的作 用，在有外力作用時，電子運動狀態(tài)的變化是外力與晶體勢場共同作用的結(jié)果。引入有效質(zhì)量的意義在于，它概 括了晶體勢場對電子的作用，把電子運動的加速度與外力直接聯(lián)系起來，從而使分析簡化。#

15、15748.載流子注入(carrier ejection )半導(dǎo)體通過外界作用而產(chǎn)生非平衡載流子的過程稱作載流子注入。利用光照在半導(dǎo)體內(nèi)引入非平衡載流子的方法稱為載流子的光注入。除光照外，還可以利用電的或其他能量傳遞方式在半導(dǎo)體中注入載流子，最常用的是電的 方法，稱作載流子電注入。電注入載流子現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)直接導(dǎo)致半導(dǎo)體放大器的發(fā)明。在不同條件下，載流子注入的數(shù)量是不同的。當注入載流子濃度與熱平衡時多數(shù)載流子濃度相比很小時，多數(shù)載 流子濃度基本不變，而少數(shù)載流子濃度近似等于注入載流子濃度，這通常稱作小注入情況；若注入載流子濃度可 與多數(shù)載流子濃度相比，則稱作大注入情況。#15749.復(fù)合中心(re

16、combination center )半導(dǎo)體中某些雜質(zhì)和缺陷可以促進載流子復(fù)合，對非平衡載流子壽命的長短起決定性作用，這些雜質(zhì)和缺陷稱為復(fù)合中心。作為復(fù)合中心的雜質(zhì)與缺陷一般在禁帶中引入一個或幾個深能級，它們既可以俘獲電子又能俘獲空穴,從而促進了復(fù)合過程。對載流子復(fù)合有促進作用的雜質(zhì)很多，例如硅和錯中的Au, Cu, Fe, Ni, Zn以及許多其他重金屬雜質(zhì)都有明顯的復(fù)合作用。金是一種有效的復(fù)合中心，在半導(dǎo)體器件中，經(jīng)常引入金以降低注入載流子 壽命，提高器件的開關(guān)速度。#15750.直接復(fù)合(direct recombination )按照電子和空穴在復(fù)合時所經(jīng)歷的具體過程的不同，可把復(fù)合

17、分為直接復(fù)合和間接復(fù)合兩類。直接復(fù)合是導(dǎo)帶中 的電子直接落入價帶與空穴復(fù)合。而間接復(fù)合則是導(dǎo)帶中的電子首先被禁帶中某一個中間能級所俘獲，然后落入 價帶與空穴相復(fù)合。#15751.表面復(fù)合(surface recombination )位于半導(dǎo)體表面禁帶內(nèi)的表面態(tài) (或稱表面能級)與體內(nèi)深能級一樣可作為復(fù)合中心， 起著對載流子的復(fù)合作用。為此，通常把半導(dǎo)體非平衡載流子通過表面態(tài)發(fā)生復(fù)合的過程稱為表面復(fù)合。與體復(fù)合相比表面復(fù)合更為復(fù)雜， 它不僅依賴于表面復(fù)合中心濃度及體摻雜濃度，還依賴于表面勢。而表面勢又是對周圍環(huán)境敏感的參量，所以表 面復(fù)合會因表面環(huán)境條件的變化而發(fā)生變化。半導(dǎo)體器件通常都要求較

18、低且穩(wěn)定的表面復(fù)合速度，因此，在半導(dǎo) 體工藝技術(shù)上如何控制表面復(fù)合是一個非常重要的問題。#15752.輻射復(fù)合(radiative recombination )根據(jù)能量守恒原則，電子和空穴復(fù)合時應(yīng)釋放一定的能量， 如果能量以光子的形式放出，這種復(fù)合稱為輻射復(fù)合。輻射復(fù)合可以是導(dǎo)帶電子與價帶的空穴直接復(fù)合，這種復(fù)合又稱為直接輻射復(fù)合，是輻射復(fù)合中的主要形式。此 外輻射復(fù)合也可以通過復(fù)合中心進行。在平衡態(tài)，載流子的產(chǎn)生率總與復(fù)合率相等。#15753.非輻射復(fù)合(nonradiative recombination )按照復(fù)合時釋放能量的方式不同，復(fù)合可分為輻射復(fù)合和非輻射復(fù)合。以除光子輻射之外的

19、其他方式釋放能量的 復(fù)合稱為非輻射復(fù)合。非輻射復(fù)合中主要有多聲子復(fù)合和俄歇復(fù)合。#15754.陷阱(trap )半導(dǎo)體中能夠俘獲電子或空穴的晶體缺陷或化學(xué)中心。熱平衡時由缺陷或雜質(zhì)引入的能級上具有一定數(shù)量的熱平 衡電子，當半導(dǎo)體內(nèi)引入非平衡載流子時，這些能級上的電子數(shù)目將發(fā)生變化，如果能級上電子數(shù)目增加則該能 級具有俘獲非平衡電子能力，該能級稱為電子陷阱。反之若該能級上電子數(shù)目減少則該能級具有俘獲空穴的能力 稱為空穴陷阱。當非平衡載流子落入陷阱后基本上不能直接發(fā)生復(fù)合，而必須首先激發(fā)到導(dǎo)帶或價帶，然后才能 通過復(fù)合中心而復(fù)合。在整個過程中，載流子從陷阱激發(fā)到導(dǎo)帶或價帶所需的平均時間比它們從導(dǎo)帶

20、或價帶發(fā)生 復(fù)合所需的平均時間長得多，因此陷阱的存在大大增加了從非平衡恢復(fù)到平衡態(tài)的弛豫時間。#15755.猝滅(quenching )激發(fā)態(tài)通過非輻射復(fù)合的途徑達到弛豫。如熱猝滅是通過處于發(fā)光中心激發(fā)態(tài)的電子與晶格碰撞把激發(fā)能交給晶格，產(chǎn)生大量的聲子而無輻射地回到基態(tài)。光、電場及磁場等外界因素均可產(chǎn)生發(fā)光猝滅。#15756. 漂移電流(drift current )在沒有電場作用時，半導(dǎo)體中載流子在運動中不時遭到散射作雜亂無章的熱運動，并不形成電流。當有電場存在 時，使所有載流子沿電場力方向作定向運動。這種載流子在熱運動的同時，由于電場作用而產(chǎn)生的沿電場力方向 的定向運動稱作漂移運動。所構(gòu)成

21、的電流為漂移電流。定向運動的平均速度叫做漂移速度。在弱電場下，載流子 的漂移速度v與電場強度E成正比v= w Es。式中林是載流子遷移率，簡稱遷移率。它表示單位場強下載流子的平均漂移速度，單位是 吊/V s或cm2/V 遷移率數(shù)值決定于半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)、材料中雜質(zhì)和缺陷對載流子的作用、以及其中原子的熱運動等因素。通常在 同一種半導(dǎo)體中，電子的遷移率比空穴的大。遷移率是反映半導(dǎo)體載流子導(dǎo)電能力的重要參數(shù)。#15757.漂移遷移率(drift mobility )在一塊均勻的半導(dǎo)體材料中，用局部的光脈沖照射會產(chǎn)生非平衡載流子，光脈沖停止后，整個非平衡載流子的“包”在電場作用下以漂移速度 v=p|E|

22、向樣品一端運動，若已知電場強度|E|及脈沖電荷包漂移的距離x,可計算出遷移率w=x/(|E|t),其中t為光脈沖停止時刻與示波器探測到非平衡載流子電荷包的時間隔，這樣測得的 遷移率為漂移遷移率。漂移遷移率是非平衡載流子的平均漂移速度與電場強度的絕對值之比。#15759.界面散射(interface scattering )半導(dǎo)體載流子沿表面層運動的表面遷移率總低于體內(nèi)遷移率，這種由于沿表面層運動的載流子受到的不同于體內(nèi) 的附加散射，就稱之為表面散射或界面散射。界面散射機制比較復(fù)雜。例如表面粗糙度散射，是由于表面粗糙不 平整引起的散射過程，這時表面不是一個平面而是像一個被彎曲了的薄片，因此當電子

23、沿表面運動時將受到干擾，使遷移率降低。這種散射作用對薄的表面空間電荷層較明顯，例如強反型層就屬于這種情況。#15765.場效應(yīng)(field effect )電場對半導(dǎo)體的影響。在電場作用下半導(dǎo)體中自由電子和自由空穴的平衡遭到破壞。如MOS吉構(gòu)在不同的電場作用下，由于電場對半導(dǎo)體內(nèi)載流子的吸引或排斥作用而在半導(dǎo)體表面附近產(chǎn)生載流子的積累或耗盡，通常把這種 半導(dǎo)體表面電導(dǎo)受垂直電場調(diào)制的效應(yīng)稱為場效應(yīng)。#15766.溝道(channel )半導(dǎo)體中由于外加電場引起的沿長度方向的導(dǎo)電層。如 MOS吉構(gòu)中當施加外部電場時在半導(dǎo)體表面形成的積累層及反型層。#15767.能帶彎曲(band bending

24、 )半導(dǎo)體能帶圖表示電子在原子周期勢場中處于不同能量的能級上，電子能量與其所在的半導(dǎo)體的靜電勢成正比。顯然，如果半導(dǎo)體中靜電勢到處都相同，則能帶是水平的，即平帶狀態(tài)。反之，當半導(dǎo)體表面存在垂直的外加電 場時，半導(dǎo)體中各處靜電勢就不同，則能帶就相應(yīng)地發(fā)生彎曲，稱為能帶彎曲。#15789.場發(fā)射(field emission )在外電場作用下，非加熱的金屬或半導(dǎo)體表面處表面勢壘變窄，由于量子力量隧道效應(yīng)引起的表面電子發(fā)射。在 電子器件和表面物理研究中可以應(yīng)用的幾個場發(fā)射陰極是鴇尖、硅尖、金剛石陰極、碳納米管陰極及電子槍用場 發(fā)射陰極。#15790.熱電子(hot electron )半導(dǎo)體中的電子

25、可以吸收一定能量(如光子、外電場等)而被激發(fā)，處于激發(fā)態(tài)的電子稱為熱電子，處于激發(fā)態(tài) 的電子可以向較低的能級躍遷，如果以光輻射的形式釋放出能量，這就是半導(dǎo)體的發(fā)光現(xiàn)象。#15793.量子阱(quantum well )量子阱是一種人工設(shè)計采用外延方法生長的半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)。其主要特性是電子（空穴，有時還包括光子）在空間上被限制在一個很薄的區(qū)域內(nèi)運動， 該區(qū)域的厚度小于電子的德布羅意波長，電子（空穴）行為表現(xiàn)出二維特征量子阱結(jié)構(gòu)主要用于發(fā)光器件和光電探測器件。和非量子阱結(jié)構(gòu)相比，由于在量子阱中電子（空穴）相對比較集 中（有時光子也比較集中），所以有很高的量子效率，用于半導(dǎo)體激光器能大幅度降低閾值電流

26、密度，增加輸出 功率。量子阱結(jié)構(gòu)中，與量子阱層相對的還有勢壘層，用以限制電子（空穴）在垂直于阱面方向上的運動。量子 阱結(jié)構(gòu)通常用分子束外延或金屬有機化學(xué)氣相淀積方法制備。#15795.量子線（quantum wire ）量子線是一種人工微結(jié)構(gòu)，其主要特性是電子（空穴）在空間上被限制在一個很細的線狀區(qū)域內(nèi)運動，該區(qū)域的橫向尺度小于電子的德布羅意波長， 電子（空穴）行為表現(xiàn)出一維特征。目前量子線結(jié)構(gòu)主要用于半導(dǎo)體激光器。 與量子阱激光器相比，量子線激光器閾值電流密度更低，輸出功率更大，而且輸出激光的波長隨溫度的變化更小。 量子線的制作分為自組裝生長和微加工兩類。#15796.量子點（quantum

27、 dot ）量子點是指電子（空穴）在空間上三個方向都受到限制，只能在微小空間中運動的人工微結(jié)構(gòu)，該空間區(qū)域的尺 度在三個方向上都小于電子的德布羅意波長，電子（空穴）行為表現(xiàn)出零維特征。目前量子點結(jié)構(gòu)主要用于制作 半導(dǎo)體激光器和納米電子器件。在所有的量子結(jié)構(gòu)激光器中，量子點激光器閾值電流密度最低，輸出功率最大， 而且輸出激光的波長不隨溫度變化。量子點的制作主要靠自組裝生長。#15798.半導(dǎo)體超晶格(semiconductor superlattice )由一組多層薄膜周期重復(fù)排列而成的單晶。多層薄膜中各層厚度從幾個到幾十個原子層范圍。各層的主要半導(dǎo)體 性質(zhì)如帶隙和摻雜水平可以獨立地控制。多層薄

28、膜的周期可以在生長時人為控制，因而得到了人造的晶體結(jié)構(gòu)即 超晶格。多層薄膜中各層的組分突變的超晶格稱為組分調(diào)制超晶格；各層摻雜原子型號發(fā)生突變的超晶格稱摻雜 調(diào)制超晶格。組分調(diào)制超晶格的能帶圖與多量子阱類似，惟一的區(qū)別是超晶格中由于勢壘層厚度小于電子的德布 羅意(de Broglie )波長，相鄰勢阱中的電子波函數(shù)發(fā)生交疊，因而多量子阱的離散能級將展變?yōu)槟軒В淠軒?寬度及位置與勢阱深度、寬度及勢壘厚度有關(guān)。超晶格具有一些普通半導(dǎo)體中沒有發(fā)現(xiàn)的有用性質(zhì)。#15799.共振隧道(resonance tunneling )在低偏壓下相鄰量子阱的相同子帶間的隧道穿透。此時電子穿過一個或數(shù)個勢壘而不失

29、去其相位關(guān)系。共振隧穿 發(fā)生時可以伴隨聲子發(fā)射過程。#15800. 單電子隧道效應(yīng)(single electron tunneling effect )一個包含極少量電子，具有極小電容值的粒子稱為庫侖島，其能量由電勢能及電子間互作用庫侖能組成，可表示為E=-QV+d/2C。當庫侖島上增加或減少一個電子時，其能量增加e2/C。單個電子進入或離開庫侖島需要 e2/C的激活能。在極低溫和小偏壓下，導(dǎo)體內(nèi)的電子不具備eC的能量，故電子不能穿越庫侖島，此現(xiàn)象稱為庫侖阻塞。通過給庫侖島加?xùn)艍嚎梢愿淖兤潆妱菽芗翱偰芰?，在某個特定的柵壓下，庫侖島總電荷Q=N麗Q=(n+1)e的最小能量是簡并的，即態(tài)密度間隙消

30、失。此時，即發(fā)生單個電子隧穿庫侖島的現(xiàn)象，稱為單電子隧穿效應(yīng)。#15801.整數(shù)量子霍爾效應(yīng)(integer quantum Hall effect )二維電子氣系統(tǒng)在強磁和低溫條件下的霍爾效應(yīng)表現(xiàn)出明顯的量子化性質(zhì)。1980年馮克利青(VonKlitzing )等人首先觀測到了量子化霍爾效應(yīng)。他們測量了Si MOSFE夜型層中二維電子氣系統(tǒng)中的電子在 15T強磁場和低于液He溫度下的霍爾電壓Vh,沿電流方向的電勢差 力與柵壓Vg的關(guān)系。當磁場垂直于反型層，磁感應(yīng)強度B與沿反型層流動的電流強度I保持不變時，改變柵壓 V%可改變反型層中載流子密度 ns。在正常的霍爾效應(yīng)中應(yīng)有 Vh 81/Vg

31、(如果ns8%),但在強磁和低溫下，某些 Vg間隔內(nèi)，Vh曲線出現(xiàn)平臺，對應(yīng)于平臺時的 Vp最小趨近于零， 由此得到的霍爾電阻p xy=-Vh/I是量子化的，具值為PXY =用.它只與物理常數(shù)h (普朗克常數(shù))和q有關(guān)。霍爾電阻與整數(shù)i相聯(lián)系的量子化性質(zhì)稱整數(shù)量子霍爾效應(yīng)。在 1K 以下，實驗還進一步觀察到i為分數(shù)的霍爾平臺，即分數(shù)量子化霍爾效應(yīng)。在調(diào)制摻雜的 GaAs-GaAlAs等異質(zhì)結(jié) 構(gòu)中也能觀測到量子化霍爾效應(yīng)。#15803. 量子限制效應(yīng)(quantum confinement effect )微結(jié)構(gòu)材料三維尺度中至少有一個維度與電子德布羅意(de Broglie )波長相當，因此

32、電子在此維度中的運動受到限制，電子態(tài)呈量子化分布，連續(xù)的能帶將分解為離散的能級，當能級間距大于某些特征能量(如熱運動量K; 塞曼能hco,超導(dǎo)能隙等)時，系統(tǒng)將表現(xiàn)出和大塊樣品不同的甚至是特有的性質(zhì)，例如超晶格中由于能級離 散引起的帶隙展寬及吸收邊的藍移。#15805. Wannier 激子(Wannier exciton )半導(dǎo)體吸收具有帶隙能量的光子時產(chǎn)生的電子空穴對，在低溫下沒有足夠的動能使它們分開，相互靠近的電子、空穴由于庫侖互作用而形成的一個束縛態(tài)，很像氫原子中的質(zhì)子與電子那樣。Wannier激子的能量為En=-13.6 “/ 2n2, n為量子數(shù)，e為介電常數(shù)，是電子和空穴的折合有

33、效質(zhì)量，它的能級在導(dǎo)帶底以下幾個毫電子伏范圍，因而在半導(dǎo)體的基本吸收邊的長波側(cè)可看到幾個清晰的激子吸收峰，對應(yīng)于處在量子數(shù)n較低的一些激子狀態(tài)。#15806.擴展態(tài)(extended state )非晶態(tài)材料中電子本征波函數(shù)不再是 Bloch函數(shù)，其電子本征態(tài)分為擴展態(tài)和局域態(tài)，擴展態(tài)波函數(shù)遍及整個材料，電子占據(jù)整個材料具有有限的概率。由于晶格勢能的無序漲落引起的散射，擴展態(tài)電子的遷移率遠小于晶體 中的共有化電子。#15808.局域態(tài)(localize state )固體材料中與特定位置相關(guān)，具有特定能量的電子態(tài)。當一個電子占據(jù)此狀態(tài)時，它被束縛于具有特定能量的特定位置附近。無序固體中由于周期

34、性被破壞，將產(chǎn)生帶尾局域態(tài)。材料中的缺陷態(tài)或施主、受主雜質(zhì)上的電子態(tài)， 或強摻雜半導(dǎo)體中的帶尾態(tài)也都是局域態(tài)。存在局域態(tài)是無序的標志。局域態(tài)電子的遷移必須通過跳躍(hopping )發(fā)生。#15809.遷移率邊(mobility edge )無序系統(tǒng)中擴展態(tài)與帶尾局域態(tài)間的能量邊界。如導(dǎo)帶擴展態(tài)與導(dǎo)帶尾的邊界Ec和價帶擴展態(tài)與價帶尾的邊界Ec。如果把遷移率看成為電子態(tài)能量的函數(shù)，Mott提出在Ec, Ec處存在遷移率的突變。#15811. 帶尾(band tail )晶態(tài)半導(dǎo)體由于原子排列的長程周期性，導(dǎo)帶和價帶具有清晰的邊界。非晶半導(dǎo)體及重摻雜半導(dǎo)體由于原子排列 的長程周期性的破壞、晶格勢能

35、的無序漲落使導(dǎo)帶及價帶向禁帶中延伸形成帶尾，帶尾電子態(tài)是局域態(tài)。#15813. 隙態(tài)(state in gap )非晶態(tài)半導(dǎo)體材料能帶模型中遷移率隙中的電子狀態(tài)稱為隙態(tài)。隙態(tài)分為兩類：一類是帶尾態(tài)，包括導(dǎo)帶尾及價 帶尾；另一類是與諸如懸掛鍵等缺陷相關(guān)聯(lián)的局域態(tài)。隙態(tài)對非晶態(tài)半導(dǎo)體材料的光學(xué)和電學(xué)性質(zhì)有重要影響。 性能優(yōu)良的非晶態(tài)半導(dǎo)體器件要求隙態(tài)密度低的材料。#15814. 吸收(absorption )光在半導(dǎo)體中傳播時具有衰減現(xiàn)象， 稱為光吸收。半導(dǎo)體通常能強烈地吸收光能，吸收系數(shù)大約是105/cm的量級。 材料吸收輻射能量會導(dǎo)致電子從低能級躍遷到較高的能級。電子在帶與帶之間的躍遷所形成的

36、吸收過程稱作本征吸收。要發(fā)生本征吸收，光子能量必須等于或大于禁帶寬度Ego當入射光頻率低于V0 (或波長大于 入)時，吸收系數(shù)迅速下降，不可能發(fā)生本征吸收。這種吸收系數(shù)顯著下降的特定頻率v0 (或特定波長 入),稱為半導(dǎo)體的本征吸收限。不同材料具有不同的禁帶寬度，可得相當?shù)谋菊魑臻L波限。半導(dǎo)體中的光吸收主要是本征吸收。 另外，還有激子吸收、自由載流子吸收、雜質(zhì)吸收和晶格吸收等。#15816. 吸收光譜(absorption spectrum )光在半導(dǎo)體材料中的吸收系數(shù)隨光的頻率(或波長)而變化的譜線稱為吸收光譜。研究半導(dǎo)體本征吸收光譜可決定禁帶寬度，是了解能帶的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和區(qū)分直接帶隙和間接

37、帶隙半導(dǎo)體的重要依據(jù)。其他吸收光譜對研究半導(dǎo)體 性質(zhì)也有重要意義。#15817. 光學(xué)帶隙(optical band gap )非晶態(tài)半導(dǎo)體的本征吸收邊附近的吸收曲線通常分為三個區(qū)域：價帶擴展態(tài)到導(dǎo)帶擴展態(tài)的吸收為哥指數(shù)區(qū)；價 帶擴展態(tài)到導(dǎo)帶尾的吸收為指數(shù)區(qū)；價帶尾到導(dǎo)帶尾的吸收為弱吸收區(qū)。非晶半導(dǎo)體的帶隙沒有明確的定義。定 義其光學(xué)帶隙的簡單方法是 國或日4,即吸收系數(shù)為103cm1或104cm1時所對應(yīng)的光子能量。物理意義較明確的定 義方法是Tauc帶隙，主要考慮哥指數(shù)區(qū)的帶-帶吸數(shù)，此時0c (hv) 8c(hv-Eg) C和丫與能帶結(jié)構(gòu)有關(guān)，對于 拋物線形能帶結(jié)構(gòu)丫取2,由(hv)2h

38、v關(guān)系曲線求得的 日稱為Tauc帶隙。#15818. 發(fā)光(luminescence )發(fā)光是物質(zhì)的一種非熱輻射的光發(fā)射。熱輻射的基本特征是不隨發(fā)熱體的性質(zhì)而改變。發(fā)光則反映材料的特征， 它是外界因素如光、電等與物質(zhì)的相互作用，使物質(zhì)從基態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榧ぐl(fā)態(tài)，激發(fā)態(tài)經(jīng)過輻射躍遷過程達到弛豫而 發(fā)出的紫外、可見或紅外輻射。外界作用一旦停止，發(fā)光也將結(jié)束，但有一個延續(xù)時間，比光的振動周期(10-14秒)長得多。可以根據(jù)此原理把發(fā)光與散射、反射等其他光發(fā)射區(qū)分開來。由于激發(fā)方式的不同，發(fā)光可分為光致發(fā)光、電致發(fā)光、陰極射線發(fā)光、化學(xué)發(fā)光、輻射發(fā)光等。其主要應(yīng)用領(lǐng) 域在光源、顯示器、探測器及光電子器件等方面

39、。#15819. 光致發(fā)光(photoluminescence )材料通過吸收光子產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的輻射躍遷。激發(fā)過程為單光子或多光子吸收過程。光致發(fā)光包括光吸收、能量傳 遞、光發(fā)射等過程，這些過程與材料結(jié)構(gòu)、成分及環(huán)境原子排列有關(guān)，光致發(fā)光技術(shù)是研究固體中電子過程的重 要手段。一般情況下光致發(fā)光光子的能量小于激發(fā)光子的能量(斯托克斯位移)，在特定條件下發(fā)射光子的能量 可以超過激發(fā)光子的能量(反斯托克斯位移)。日光燈是利用汞蒸氣放電產(chǎn)生的紫外光激發(fā)涂飾在燈管壁上的發(fā) 光材料而發(fā)出可見光的。#15821.電致發(fā)光(electroluminescence )固體器件或化學(xué)電池中由于電荷流動而引起的發(fā)光現(xiàn)

40、象。固體器件的電致發(fā)光主要有兩種類型：本征電致發(fā)光及 注入型電致發(fā)光。本征電致發(fā)光通常將發(fā)光材料與絕緣介質(zhì)混合置于兩極板間或?qū)l(fā)光材料薄膜夾在兩絕緣層之 間，在交變電場作用下電子場致碰撞激發(fā)或離化發(fā)光中心而引起發(fā)光。例如用ZnS薄膜制成的字符顯示屏、計算機終端顯示屏等。注入型電致發(fā)光器件是pn結(jié)型發(fā)光器件，是利用注入的少數(shù)載流子和多數(shù)載流子間的輻射復(fù)合而發(fā)光，如GaAs GaP GaN?不同波段的發(fā)光二極管。聚合物半導(dǎo)體發(fā)光器件也是注入型電致發(fā)光器件。#15822. pn 結(jié) (p-n junction )在一塊n型（或p型）半導(dǎo)體單晶上，用適當?shù)墓に嚪椒ǎㄈ绾辖鸱?、擴散法和離子注入法等）把p

41、型（或n型）雜質(zhì)摻入其中，使這塊單晶的不同區(qū)域分別具有p型和n型的導(dǎo)電類型，在二者的交界面處就形成了pn結(jié)。pn結(jié)剛形成時，p區(qū)的多數(shù)載流子空穴向n區(qū)擴散，在n區(qū)邊界附近與電子復(fù)合。p區(qū)失去空穴，在其邊界附近就 剩下帶負電的受主離子；同理，n區(qū)電子也向p區(qū)擴散，在其邊界附近剩下帶正電的施主離子。結(jié)果在 p區(qū)和n 區(qū)交界面的兩側(cè)形成帶正、負電荷的區(qū)域，稱為空間電荷區(qū)，也叫耗盡區(qū)（多數(shù)載流子缺乏）。空間電荷區(qū)內(nèi)正、 負離子電荷總量相等，其中形成的電場方向由n區(qū)指向p區(qū)，它就是pn結(jié)的自建電場。在平衡時，自建電場的大小正好能阻止空穴和電子進一步擴散， 使空間電荷區(qū)寬度保持一定。當結(jié)上加正向電壓時（即

42、p區(qū)接電源正極， n區(qū)接負極），自建電場削弱，使多數(shù)載流子（p區(qū)的空穴，n區(qū)的電子）容易通過pn結(jié)，因而電流較大，這時 pn結(jié)叫做正偏結(jié)，電流稱為正向電流；當結(jié)上加反向電壓時，內(nèi)建電場增加，只有少數(shù)載流子（ p區(qū)的電子，n 區(qū)的空穴）易通過pn結(jié)，因而電流很小，這時pn結(jié)叫做反偏結(jié)，電流叫做反向電流。pn結(jié)具有單向?qū)щ娦?，這 是pn結(jié)最基本的性質(zhì)之一。pn結(jié)這種整流特性是很多半導(dǎo)體器件和電路的核心。整流器及許多其他類型的二極 管都是只含1個pn結(jié)的器件；一般結(jié)型晶體管是 2個pn結(jié)構(gòu)成的器件；晶體閘流管是含有 3個或4個pn結(jié)的 器件。#15823. 耗盡區(qū)(depletion region

43、)在半導(dǎo)體pn結(jié)、肖特基結(jié)、異質(zhì)結(jié)中，由于界面兩側(cè)半導(dǎo)體原有化學(xué)勢的差異導(dǎo)致界面附近能帶彎曲，從而形成能帶彎曲區(qū)域電子或空穴濃度的下降，這一界面區(qū)域在半導(dǎo)體物理中稱為耗盡區(qū)。#15825. 緩變 pn 結(jié)(graded p-n junction )從p區(qū)到n區(qū)摻雜濃度逐漸改變的pn結(jié)，如用固態(tài)擴散工藝制造的 pn結(jié)。大多數(shù)緩變pn結(jié)數(shù)學(xué)上可作為線性 緩變結(jié)處理。通常由擴散工藝制備的 pn結(jié)為緩變pn結(jié)，但在淺擴散結(jié)或高反偏時它更接近于單邊突變pn結(jié)。#15826. 突變 pn 結(jié)(abrupt p-n junction )用合金法制造的pn結(jié)，n型區(qū)中施主雜質(zhì)濃度和p型區(qū)中受主雜質(zhì)濃度都是均勻

44、分布的。在交界面處雜質(zhì)濃度由nA (p型區(qū))突變?yōu)?加(n型區(qū))，具有這種雜質(zhì)分布的pn結(jié)稱為突變結(jié)。實際的突變結(jié)，兩邊的雜質(zhì)濃度差很 多，通常稱這種結(jié)為單邊突邊結(jié)(記為 p+n,或n+p)。#15827. pn 結(jié)電容 (p-n junction capacitance )pn結(jié)具有電容特性。pn結(jié)電容包括勢壘電容和擴散電容兩部分。pn結(jié)的耗盡層寬度隨加在pn結(jié)上的電壓而改變。 當pn結(jié)加正向偏壓時，勢壘區(qū)寬度變窄、空間電荷數(shù)量減少，相當于一部分電子和空穴“存入”勢壘區(qū)。正向 偏壓減小時，勢壘區(qū)寬度增加，空間電荷數(shù)量增多，這相當于一部分電子和空穴的“取出”。對于加反向偏壓情況，可作類似分析。

45、pn結(jié)的勢壘寬度隨外加電壓改變時，勢壘區(qū)中電荷也隨外加電壓而改變，這和電容器充放電作用相似。這種pn結(jié)的電容效應(yīng)稱勢壘電容。另外，在正偏結(jié)中，有少數(shù)非平衡載流子分別注入n區(qū)和p區(qū)的一個擴散長度范圍內(nèi)（稱做擴散區(qū)），其密度隨正向電壓的增加而增加，即在兩個擴散區(qū)內(nèi)儲存的少數(shù)非平衡載 流子的數(shù)目隨pn結(jié)的正向電壓而變化。這種由于擴散區(qū)的電荷數(shù)量隨外加電壓的變化所產(chǎn)生的電容效應(yīng)，稱為 pn結(jié)的擴散電容。pn結(jié)電容是可變電容。勢壘電容和擴散電容都隨外加電壓而變化。pn結(jié)電容使電壓頻率增高時，整流特性變差，是影響由pn結(jié)制成器件高頻使用的重要因素。利用 pn結(jié)電容隨外加電壓非線性變化特性， 可制成變?nèi)荻O

46、管，在微波信號的產(chǎn)生和放大等許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。#15828. pn 結(jié)勢壘（barrier of p-n junction ）pn結(jié)的空間電荷區(qū)中，存在由n邊指向p邊的自建電場。因此，自然形成n區(qū)高于p區(qū)的電勢差Vd。相應(yīng)的電子 勢能之差即能帶的彎曲量qVd稱為pn結(jié)的勢壘高度。pn結(jié)的p區(qū)和n區(qū)的多數(shù)載流子運動時必須越過勢壘才能到 達對方區(qū)域，載流子的能量低于勢壘高度，就被勢壘阻擋而不能前進，這個墊壘叫做pn結(jié)勢壘。pn結(jié)的勢壘高度與兩邊半導(dǎo)體中的雜質(zhì)濃度及其分布、溫度以及半導(dǎo)體材料的禁帶寬度Eg有關(guān)。除pn結(jié)勢壘外，還有金屬與半導(dǎo)體接觸的接觸勢壘（肖特基勢壘）、半導(dǎo)體表面形成的表面勢

47、壘等。勢壘高度受外加電場的影響，當外加電 場削弱勢壘區(qū)中電場時，勢壘降低，載流子容易通過；外加電場加強勢壘區(qū)的電場時，勢壘高度升高，載流子不易通過。利用pn結(jié)勢壘這一特性可制成整流、檢波等多種半導(dǎo)體器件。#15829. pn 結(jié)擊穿(electrical breakdown of p-n junction )對pn結(jié)施加的反向偏壓增大到某一數(shù)值 Vbr時，反向電流密度突然開始迅速增大的現(xiàn)象稱為pn結(jié)擊穿。發(fā)生擊穿時的反向電壓稱為pn結(jié)的擊穿電壓。擊穿電壓與半導(dǎo)體材料的性質(zhì)、雜質(zhì)濃度及工藝過程等因素有關(guān)。pn結(jié)的擊穿從機理上可分為雪崩擊穿、隧道擊穿和熱電擊穿三類。前兩者一般不是破壞性的，如果立即

48、降低反向電壓，pn結(jié)的性能可以恢復(fù)；如果不立即降低電壓，pn結(jié)就遭到破壞。pn結(jié)上施加反向電壓時，如沒有良好散熱條件，將使結(jié)的溫度上升，反向電流進一步 增大，如此反復(fù)循環(huán)，最后使 pn結(jié)發(fā)生擊穿。由于熱不穩(wěn)定性引起的擊穿，稱為熱電擊穿，此類擊穿是永久破 壞性的。pn結(jié)擊穿是pn結(jié)的一個重要電學(xué)性質(zhì)，擊穿電壓限制了pn結(jié)的工作電壓，所以半導(dǎo)體器件對擊穿電壓都有一定的要求。但利用擊穿現(xiàn)象可制造穩(wěn)壓二極管、雪崩二極管和隧道二極管等多種器件。#15830.雪崩擊穿(avalanche breakdown )當反向偏壓很大時，勢壘區(qū)中的電場很強，因而通過勢壘區(qū)的電子和空穴可以在電場作用下獲得很大的動能，

49、當 能量足夠大時，和晶格碰撞而使價帶電子激發(fā)到導(dǎo)帶，產(chǎn)生新的電子-空穴對，這種現(xiàn)象稱為“碰撞電離”。新生的電子-空穴以及原有的電子和空穴，在電場作用下，又可重新獲得足夠的能量，再次和晶格碰撞而產(chǎn)生電子-空穴對。如此繼續(xù)下去，載流子增加猶如“雪崩”的特性，稱為載流子倍增效應(yīng)。由于倍增效應(yīng)，使反向電流迅 速增加從而發(fā)生擊穿，這就是雪崩擊穿的機理。雪崩擊穿除與勢壘區(qū)中電場有關(guān)外，還與勢壘區(qū)寬度有關(guān)。勢壘 區(qū)寬的易發(fā)生雪崩擊穿。#15831.隧道擊穿(tunnel breakdown )隧道擊穿是在強電場下，由于隧道效應(yīng)使大量電子從價帶穿過禁帶而進入導(dǎo)帶所引起的一種擊穿。因為最初是由齊納(Zener)

50、提出的，故又稱齊納擊穿。當 pn結(jié)的反向電壓比較大時，勢壘區(qū)能帶發(fā)生傾斜，甚至可以使n區(qū)的導(dǎo)帶底比p區(qū)的價帶頂還低，使p區(qū)價帶的電子有可以隧道穿過勢壘到達 n區(qū)導(dǎo)帶中去，使反向電流急劇增大， 發(fā)生隧道擊穿。對于摻雜濃度比較高的情況下，勢壘區(qū)薄，往往易發(fā)生隧道擊穿。#15832. 金屬-半導(dǎo)體接蟲(metal-semiconductor contact )在半導(dǎo)體片上淀積一層金屬形成緊密的接觸。硅器件和集成電路中大量采用的鋁-硅接觸就是典型的實例。金屬-半導(dǎo)體接觸中最重要的有兩類典型接觸：一類是金屬與半導(dǎo)體的沒有整流作用的接觸，稱為歐姆接觸，這種接觸 與一個電阻等效；另一類是整流接觸，具有類似于

51、pn結(jié)的單向?qū)щ娦?。上述特性是由于金?半導(dǎo)體接觸時，兩者的功函數(shù)不同，電子可以從金屬流向半導(dǎo)體，或半導(dǎo)體流入金屬，從而使半導(dǎo)體表面形成表面勢壘(又稱阻擋 層)或反阻擋層所致。反阻擋層是很薄的高電導(dǎo)的區(qū)域，它對金屬和半導(dǎo)體接觸電阻影響很小。表面阻擋層存在使金屬-半導(dǎo)體接觸具有整流作用。在半導(dǎo)體表面處的禁帶中存在著表面態(tài)，對應(yīng)能級稱為表面能級。表面能級 對表面勢壘有很大的影響。#15833. 肖特基勢壘(Schottky barrier )金屬和半導(dǎo)體接觸形成半導(dǎo)體表面勢壘，此勢壘又稱肖特基勢壘。#15834.歐姆接觸(Ohmic contact )金屬與半導(dǎo)體接觸形成非整流的接觸，即歐姆接觸。

52、它不產(chǎn)生明顯的附加阻抗，也不會使半導(dǎo)體內(nèi)部的平衡載流子濃度發(fā)生顯著的改變。歐姆接觸在實際中有很重要的應(yīng)用。半導(dǎo)體器件一般都要利用金屬電極輸入或輸出電流，這就要求在金屬和半導(dǎo)體之間有良好的歐姆接觸。在超高頻和大功率器件中，歐姆接觸是設(shè)計和制造的關(guān)鍵問題之一。制作歐姆接觸最常用的方法是用重摻雜的半導(dǎo)體與金屬接觸，常常是在 n型或p型半導(dǎo)體上作一層重摻雜 區(qū)后再與金屬接觸，形成金屬-n+-n或金屬-p+-p結(jié)構(gòu)。#15835.肖特基缺陷(Schottky defect )是一種化合物半導(dǎo)體中的點缺陷。在化合物MX中，在T 0K時，由于晶格熱振動，能量大的原子離開原格點進入晶格間隙或進入表面，或蒸發(fā)到

53、外界，而失去原子的晶格位置即出現(xiàn)空缺生成空位以符號Vm (或Vx)表示?？瘴皇腔衔锇雽?dǎo)體中常見的點缺陷之一。如果對一個按化學(xué)計量比組成的化合物MX晶體，在產(chǎn)生Vi的同時，也產(chǎn)生數(shù)目相同的 V 此時產(chǎn)生的缺陷稱肖特基缺陷，記作(Vm+VX) o空位可以是中性，也可帶正電或負電。它對化 合物半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能有較大的影響。#15836.熱離子發(fā)射(thermion emission )金屬或半導(dǎo)體表面的電子具有熱運動的動能足以克服表面勢壘而產(chǎn)生的電子發(fā)射現(xiàn)象。金屬或半導(dǎo)體向真空發(fā)射 電子所需的最低能量稱為逸出功或功函數(shù)，即表面勢壘高度。在金屬半導(dǎo)體接觸界面同樣存在熱離子發(fā)射，此時 所要克服的勢壘由

54、金屬半導(dǎo)體接觸勢壘決定。#15837.半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)(semiconductor heterojunction )組成pn結(jié)的n型區(qū)和p型區(qū)用不同的半導(dǎo)體材料組成時，其過渡區(qū)就稱之為半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)。#15838.拉曼散身(Raman scattering )拉曼散射是指入射光子與組成系統(tǒng)(如液體、透明玻璃、固體等)的分子間的非彈性碰撞引起的分子與光子間的 能量交換，使一部分入射光子的能量發(fā)生改變，因此其波長改變的現(xiàn)象。由于能量守恒，光子獲得或失去的能量 應(yīng)等于分子能量的改變。通過測量光子能量的改變可以檢測分子能量的改變，這種改變通常與分子的轉(zhuǎn)動，振動 能量及電子能量有關(guān)。#15839.霍爾效應(yīng)(H

55、all effect )在半導(dǎo)體薄片的兩端之間通以電流，如果在與薄片垂直的方向外加一磁場，則電子和空穴在洛倫茲力作用下，將 沿著與磁場方向垂直的方向移動。如沿洛倫茲力的方向設(shè)置電極，則可檢測出電壓(霍爾電壓)。這個現(xiàn)象稱為 霍爾效應(yīng)。霍爾電場 日與電流密度Jx和磁感應(yīng)強度R成正比，即Ey=RJxR,比例系數(shù)R稱為霍爾系數(shù)?；魻栂禂?shù) 的數(shù)值與正負和半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型、載流子濃度、遷移率大小以及溫度、樣品形狀等因素有關(guān)?；魻栃?yīng)是研究 半導(dǎo)體物理性質(zhì)的一個很重要的方法，可測定載流子濃度、導(dǎo)電類型和霍爾遷移率。利用霍爾效應(yīng)制成的電子器 件稱為霍爾器件。由于霍爾器件有在靜止狀態(tài)下感受磁場的能力，而且構(gòu)造

56、簡單、小型、堅固，同時是以多數(shù)載 流子工作為主、頻率響應(yīng)寬、壽命長、可靠性高，所以在測量技術(shù)、自動化技術(shù)及信息處理等方面得到廣泛的應(yīng) 用。常用材料有硅、錯和遷移率高的碑化錢、狒化錮、碑化錮等田V族化合物半導(dǎo)體。#15878.佩爾捷效應(yīng)(Peltier effect )當兩種不同的半導(dǎo)體或者半導(dǎo)體與金屬相接觸并接通電流時，接觸面處除產(chǎn)生焦耳熱以外，還要吸熱或放熱，稱 為佩爾捷效應(yīng)，而且這個效應(yīng)是可逆的。與兩個不同金屬接觸相比，半導(dǎo)體之間相接觸產(chǎn)生的效應(yīng)要大得多。通 過佩爾捷效應(yīng)，使得一個接頭不斷吸熱而產(chǎn)生低溫，可制造溫差發(fā)電器和制冷器。為了提高效率，必須選擇澤貝 克系數(shù)大的半導(dǎo)體材料，還必須選擇

57、熱導(dǎo)率和電阻率小的材料。因此，一般常用BizTe、SBTe、BizSb等VVI族化合物半導(dǎo)體作溫差制冷材料#15879.塞貝克效應(yīng)(Seebeck effect )當兩個不同的導(dǎo)體a和b兩端相接，組成一個閉合線路，如兩個接頭A和B具有不同的溫度，則線路中便有電流， 這種電流稱為溫差電流，這個環(huán)路便組成溫差電偶，產(chǎn)生電流的電動勢稱為溫差電動勢，其數(shù)值一般只與兩個接頭的溫度有關(guān)。這個效應(yīng)是于1821年由澤貝克發(fā)現(xiàn)的，故稱為澤貝克效應(yīng)，溫差電動勢也稱為澤貝克電動勢(6)ab 示之)。定義溫差電動勢率 abd兔3aab = dT% ab為單位溫差時的溫差電動勢，亦稱澤貝克系數(shù)，單位為 V/K。兩個不同

58、半導(dǎo)體也可構(gòu)成閉合線路，當兩個接頭處溫度不同時，也要產(chǎn)生溫差電動勢，而且數(shù)值比金屬導(dǎo)體大得多。在室溫附近，半導(dǎo)體的ab有幾百pV/K,而金屬的ab只在0.1與10pV/K之間。因此，半導(dǎo)體在熱能與電能的轉(zhuǎn)換上，可以有較高的效率，在溫差發(fā)電 方面有較廣的應(yīng)用。常用溫差發(fā)電半導(dǎo)體材料有BizTe、ZnSb PbTs GeTeffi FeSi2等。#15880. 固體電子學(xué)(solid state electronics )固體電子學(xué)是隨著固體器件特別是半導(dǎo)體 /集成電路的空前發(fā)展出現(xiàn)的一門新興邊緣學(xué)科，該學(xué)科主要涉及用固體電子器件實現(xiàn)各種復(fù)雜電子系統(tǒng)。#15881. 微電子學(xué)(microelect

59、ronics )是研究在固體(主要是半導(dǎo)體)材料上構(gòu)成微小型化電子電路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的電子學(xué)分支學(xué)科，是當今電子學(xué) 的最重要組成部分，是信息科學(xué)、計算機科學(xué)、固體電子學(xué)、醫(yī)用電子學(xué)等學(xué)科的發(fā)展基礎(chǔ)。微電子學(xué)包括半導(dǎo) 體材料與器件物理、集成電路及系統(tǒng)的設(shè)計及制造，并與光電子學(xué)及超導(dǎo)電子學(xué)相互滲透。#15882.納米電子學(xué)(nanoelectronics )以納米尺度材料為基礎(chǔ)的器件制備、研究和應(yīng)用的電子學(xué)領(lǐng)域為納米電子學(xué)。由于量子尺寸效應(yīng)等量子力學(xué)機制,納米材料和器件中電子的形態(tài)具有許多新的特征。納米電子學(xué)是當前科學(xué)界極為重視的研究領(lǐng)域，被廣泛認為未 來數(shù)十年將取代微電子學(xué)成為信息技術(shù)的主體，將

60、對人類的工作和生活產(chǎn)生革命性影響。#15883.本征半導(dǎo)體(intrinsic semiconductor )完全不含雜質(zhì)和缺陷，僅依賴本征載流子導(dǎo)電的半導(dǎo)體材料。實際半導(dǎo)體不能絕對地純凈，本征半導(dǎo)體一般是指 導(dǎo)電主要由材料的本征激發(fā)決定的純凈半導(dǎo)體。#15884. n 型半導(dǎo)體(n-type semiconductor )主要依靠導(dǎo)帶電子導(dǎo)電的半導(dǎo)體稱為電子型或 n型半導(dǎo)體。V族元素在硅、錯中是替代式雜質(zhì)，它們電離時能夠施放電子而產(chǎn)生導(dǎo)電電子并形成正電中心，稱它們?yōu)槭┲麟s質(zhì)或n型雜質(zhì)。它們釋放電子的過程叫做施主電離。施主雜質(zhì)未電離時是中性的，稱為束縛態(tài)或中性態(tài)，電離后成為正電中心，稱為離化態(tài)