Ch-2半導(dǎo)體材料性能課件

Chapter2PropertiesofSemiconductorMaterials多種常見半導(dǎo)體材料的基本特性和用途常見材料的基本物理和化學(xué)性質(zhì)器件對材料的要求（主要材料參數(shù)及測量）2.1 常見的半導(dǎo)體材料及其物理和化學(xué)性質(zhì)2.1.1常見的半導(dǎo)體材料

Se，最早期的半導(dǎo)體之一，硒整流器，硒光電池、光敏硒鼓;(已經(jīng)很少用）Ge,早期的半導(dǎo)體，射線探測器；（昂貴）Si,最重要的半導(dǎo)體，除發(fā)光以外的所有半導(dǎo)體器件，（IC，分離器件，敏感器件，MEMS）a-Si（amorphous），太陽能電池，應(yīng)用薄膜PorousSi，發(fā)光C（金剛石）,潛在的高溫、高頻、高壓、大功率器件材料C60納米碳管GaN，藍(lán)光材料和深紫外探測AlxGa1-xAs，發(fā)光HgCdTe、PbSnTe，長波紅外探測各種超晶格材料，（能帶工程）磁性、超導(dǎo)、有機(jī)半導(dǎo)體和生物半導(dǎo)體自旋半導(dǎo)體2.1.2 PhysicalPropertiesRelatedto theDevices高溫下：1）Si+2Cl2=====SiCl4Si+HCl4SiCl4+SiHCl3+SiH2Cl2+…+SiH42)Si+O2========SiO23)Si+H2O========SiO2+H2GaAs:1）GaAs====Ga+As2)在室溫下一般不與HCl、H2SO4、HF反應(yīng)3）與熱HCl、H2SO4反應(yīng)與濃HNO3反應(yīng)

H2SO4+H2O2是常用的GaAs腐蝕液4)與鹵素Cl2、Br2或I2（在甲醇等有機(jī)溶劑中）反應(yīng)1200°C1050~1150°C1050~1150°C600°C通常關(guān)心的化學(xué)性質(zhì):1）熱穩(wěn)定性（thermalstability)2)腐蝕液（無機(jī)、有機(jī)）Forcleaningandetching!（腐蝕和抗腐蝕工藝中濃度

和緩沖劑的重要性）（腐蝕過程中對晶向和缺陷的選擇性）2.2半導(dǎo)體材料的晶體結(jié)構(gòu)2.2.1.Si、GaAs、SiC的晶體結(jié)構(gòu)Si金剛石結(jié)構(gòu)GaAs閃鋅礦zinc-blende，立方硫化鋅復(fù)式格子密堆積（雙層密排）（page10）AB？？？SideViewTopViewk-bilayerh-bilayer不同的堆積3C、（2H）、4H、6H…、15R、27R…由k-bilayer和h-bilayer構(gòu)成的“超晶格”k-位和h-位使晶體中的缺陷結(jié)構(gòu)復(fù)雜化2.2.2.晶面、晶向及測定SiC的Si-face和C-facex-ray衍射激光定向最佳解理面{111}最佳劃片方向〈110〉

2.3 半導(dǎo)體中的缺陷和雜質(zhì)施、受主雜質(zhì)Si：O、C雜質(zhì)GaAs：施主S、Te等（As-site）受主Zn等（Ga-site）SiAs-site和Ga-siteSiC：施主N（C-site）、P（Si-site）受主B、Al等（Si-site）雜質(zhì)濃度和電阻率測量：Hall-effect、四探針法、單探針（擴(kuò)展電阻）法、IR、熱探針點缺陷：線缺陷（位錯）面缺陷（層錯）體缺陷（原子團(tuán)，旋渦等）測量：1）腐蝕坑顯微測量2）綴飾紅外透視3）透射電子顯微2.3.3. 雜質(zhì)O（1017~1018cm-3）C（1016~1017cm-3）Fe（<1011cm-3）Au、Pt（1015~1016cm-3）N固溶度替位式固溶體間隙式固溶體？常用測量方法：DLTSSIMS(SecondaryIonMassSpectrum)NAA(NeutronActivationAnalysis)Fig.2-7.SchematicdrawingtoshowthebasicprincipleofSIMS,whichconsistsof1.Primaryionsource,2.Primaryionmassanalyzer,3.Electrostaticlens,4.Sample,5.Electrostaticlensandanalyzer,6.Secondaryionmassanalyzer,7.Iondetector.Depth(z)ConcentrationofMassMMass(M)IS(SecondIonCurrent)1234567PrimaryIonsSecondaryI