元素半導體材料

元素半導體材料1第一頁，共三十二頁，2022年，8月28日自然界沒有游離的Si元素，均以氧化物（SiO2）或硅酸鹽等化合物狀態(tài)存在。Si在常溫下不溶于單一的強酸，易溶于堿。高溫下，與H2、鹵素、N2、S和熔融金屬發(fā)生反應，分別生成SiH4、SiCl4、Si3N4、SiS2等和多種金屬硅化合物。Si與Ge可以任意比例形成SiGe固溶體而與C則形成共價化合物。2第二頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.1.2晶體結構和能帶金剛石型a=0.5430710nm大間距晶面的面間距為0.3135nm，小間距晶面的面間距為0.0784nm。3第三頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.1.3電學性質(zhì)(1)帶隙和本征載流子濃度4第四頁，共三十二頁，2022年，8月28日導帶態(tài)密度常數(shù)Nc價帶態(tài)密度常數(shù)Nv5第五頁，共三十二頁，2022年，8月28日Si的本征載流子濃度：6第六頁，共三十二頁，2022年，8月28日(2)電阻率Si的本征電阻率室溫時，Si的n=1500cm2/(V·s)，p=450cm2/(V·s)，ni=1.07×1010cm-3Si的本征電阻率為2.99×105Ω·cm7第七頁，共三十二頁，2022年，8月28日摻B濃度為NB時，p型單晶Si電阻率ρ為：8第八頁，共三十二頁，2022年，8月28日摻P濃度為NP時，n型單晶Si電阻率ρ為：9第九頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.1.4光學性質(zhì)10第十頁，共三十二頁，2022年，8月28日11第十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.1.5Si中的雜質(zhì)n型摻雜劑——P、As、Sbp型摻雜劑——B輕元素雜質(zhì)——O、C、N、H金屬雜質(zhì)——Fe、Cu、Ni等12第十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日13第十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日14第十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日15第十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.1.6Si中的缺陷(1).原生缺陷——本征缺陷空位和自間隙；(2).二次缺陷——工藝誘生缺陷(3).外延材料中的缺陷位錯、外延堆垛層錯、微缺陷（霧狀）、棱錐半導體單晶中的缺陷位錯：一方面，吸引其周圍點缺陷，增加少子壽命一方面，晶格畸變增大，使載流子復合，少子壽命減小刃位錯：懸掛鍵，受主能級16第十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.1.7Si的力學和熱學性質(zhì)容易解理；在100-1000K溫度范圍，Si的熱導率k為：17第十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日18第十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日19第十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.2鍺1886年，德國科學家溫克萊爾（WinklerCA）首先從銀硫鍺礦（Ag8GeS6）中分離出Ge；Ge在地殼中的豐度僅為1.3～4×10-6。2.2.1化學性質(zhì)Ge有5個穩(wěn)定的同位素：

Ge70(20.4%)、Ge72(27.4%)、Ge73(7.8%)、Ge74(36.6%)、Ge76(7.8%)。室溫時，Ge在空氣、水和氧氣中穩(wěn)定，不與鹽酸、稀硫酸、濃氫氟酸和濃NaOH溶液發(fā)生反應。Ge可溶解在3%H2O2溶液中并形成GeO2沉淀；Ge不與C起反應。20第二十頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.2.2物理性質(zhì)金剛石結構晶格常數(shù)——0.565790nm密度——5.3234g/cm3（比色法）5.324264g/cm3（X射線法）石墨金剛石21第二十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日22第二十二頁，共三十二頁，2022年，8月28日23第二十三頁，共三十二頁，2022年，8月28日24第二十四頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.3金剛石純凈的金剛石化學性質(zhì)穩(wěn)定，耐酸、耐腐蝕，高溫下也不與濃氫氟酸、硝酸和HClO3發(fā)生反應；只在Na2CO3、NaNO3、KNO3的溶體中或與K2Cr2O7和濃硫酸混合液一起煮沸時才可被腐蝕。25第二十五頁，共三十二頁，2022年，8月28日26第二十六頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.4硒和碲3.4.1硒硒在地殼中的豐度為5×10-6%（質(zhì)量比）；它有六個穩(wěn)定的同位素：

Se74(0.89%)、Se76(9.36%)、Se77(7.63%)、Se78(23.77%)、Se80(49.61%)、Se82(8.74%)27第二十七頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.4.2碲Te在地殼中的豐度為0.01×10-6。28第二十八頁，共三十二頁，2022年，8月28日29第二十九頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.5磷、硼和灰錫3.5.1磷黑磷和紅磷具有半導體性質(zhì)，室溫下帶隙分別為0.34eV和1.5eV。30第三十頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.5.2硼B(yǎng)有兩種穩(wěn)定的同位素：10B(19.9%)、11B(19.9%)31第三十一頁，共三十二頁，2022年，8月28日3.5.3灰錫灰錫有三種同素異構體：α