半導(dǎo)體物理與器件實(shí)踐環(huán)節(jié)教學(xué)大綱

《半導(dǎo)體物理與器件》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱課程編碼1302205課程名稱半導(dǎo)體物理與器件適用專業(yè)應(yīng)用物理學(xué)學(xué)分考核形式學(xué)時(shí)8先修課程開課學(xué)期第6學(xué)期一、課程簡(jiǎn)介環(huán)節(jié)，是該課程的課內(nèi)實(shí)驗(yàn)部分。二、課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)目的與要求通過對(duì)基本的半導(dǎo)體物理參量和半導(dǎo)體器件特性的測(cè)量與觀察三、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目霍耳效應(yīng)測(cè)半導(dǎo)體中的載流子濃度及載流子遷移率實(shí)驗(yàn)?zāi)康娜蝿?wù)：1）會(huì)根據(jù)測(cè)試數(shù)據(jù)判斷出半導(dǎo)體樣品的導(dǎo)電類型；實(shí)驗(yàn)原理：固定勵(lì)磁電流測(cè)量霍爾電壓與工作電流的關(guān)系曲線；IB K IBH end H1K式中

end稱為霍耳元件的靈敏度，則載流子濃度1 1n

K H

p，

K edH載流子遷移率

K l IHbV實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)霍爾元件的載流子濃度I1）調(diào)節(jié)“勵(lì)磁電流”旋鈕使勵(lì)磁電流

s400

為2.00、3.00…U I毫安間隔為1.00mA)記錄霍耳電描繪 H 曲線，求斜率；根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，判斷霍爾實(shí)驗(yàn)樣品的導(dǎo)電類型N。測(cè)霍爾元件的載流子遷移率調(diào)節(jié)工作電流I2.00、3.001.00mA)，記錄對(duì)應(yīng)的根據(jù)所測(cè)數(shù)據(jù)，判斷霍爾實(shí)驗(yàn)樣品的導(dǎo)電類型NV；描繪VI曲線;PN實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆誔N驗(yàn)儀器，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)線路，做好測(cè)試工作，畫出二極管的伏安特性曲線。實(shí)驗(yàn)儀器:通用示波器、多量程電壓表和電流表、萬用表、微安表、穩(wěn)壓電源、滑線電阻、各種開關(guān)、鍺型和硅型二極管。PN實(shí)驗(yàn)?zāi)康模篜NPNPNPN度。實(shí)驗(yàn)原理：PN結(jié)正向壓降作為電流和溫度函數(shù)的表達(dá)式為：

k C kT ( ln lnTr F g(0) q I F

1 n1結(jié)的VFT的依賴關(guān)系取決于線性項(xiàng)度升高而線性下降，這就是PN實(shí)驗(yàn)儀器：DH-PN-1型PN實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：測(cè)定VT曲線求被測(cè)PNS（mV/T)估算被測(cè)PN熱氧化方法Th長(zhǎng)二氧化硅實(shí)驗(yàn)?zāi)康?原理、操作規(guī)程；掌握熱氧化方法制備二氧化硅薄膜的工藝。實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備及材料純水機(jī)、超聲波清洗機(jī)、氧化爐、石英舟、石英鉤；酒精、丙酮、1號(hào)和2號(hào)清洗液、單晶硅片、氧氣等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:硅片的清洗處理；確定爐溫，使?fàn)t溫上升到所設(shè)定的溫度；采用熱氧化方法在單晶硅襯底上生長(zhǎng)二氧化硅；響薄膜質(zhì)量的因素。四探針法測(cè)量電阻率實(shí)驗(yàn)?zāi)康?測(cè)量結(jié)果的各種因素。實(shí)驗(yàn)原理：四探針法用針距約為1mm的四根探針同時(shí)壓在硅單晶樣品的平整表面上，利用恒流源給外面兩根探針通以電流，然后在中間兩根探針上用電位差計(jì)測(cè)量電壓降，然后根據(jù)推導(dǎo)簡(jiǎn)化V 23I 個(gè)常數(shù)。在實(shí)際測(cè)量工作中，為了計(jì)算方便，常常令電流I在數(shù)值上與探針系數(shù)C相等，即I=C，于是ρ=V23，此時(shí)探針2與3之間測(cè)得電位差在數(shù)值上就等于樣品的電阻率。實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備及材料四探針測(cè)試儀:D41-11D/ZM、P型或N型硅片、外延硅片。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:測(cè)量單晶硅樣品的電阻率；測(cè)量擴(kuò)散薄層的方塊電阻；測(cè)量探針間距S對(duì)測(cè)量結(jié)果進(jìn)行必要的修正。用光電導(dǎo)衰退法測(cè)量硅單晶中少數(shù)載流子的壽命τ實(shí)驗(yàn)?zāi)康?了解光生伏特效應(yīng)；正確連接各實(shí)驗(yàn)儀器，掌握少子壽命τ實(shí)驗(yàn)原理：實(shí)驗(yàn)主要儀器設(shè)備及材料觸發(fā)脈沖發(fā)生器、直流高壓電源、脈沖光源、高頻信號(hào)源、電極板、檢波器和寬帶放大器、直流穩(wěn)壓電源、脈沖示波器、半導(dǎo)體樣品等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容:用光電導(dǎo)衰退法測(cè)量硅單晶中少數(shù)載流子的壽命τ。3PN結(jié)正向壓降和溫度關(guān)系的研究和應(yīng)用3PN結(jié)正向壓降和溫度關(guān)系的研究和應(yīng)用綜合性2必做4熱氧化方法生長(zhǎng)二氧化硅綜合性56四探針法測(cè)量電阻率光電導(dǎo)衰退法測(cè)量硅單晶中少數(shù)載流子壽命綜合性綜合性2（三選一）合計(jì)8序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)類別學(xué)時(shí)必做/選做1霍耳效應(yīng)測(cè)半導(dǎo)體中的載流子濃度及遷移率綜合性2必做2PN結(jié)二極管伏安特性的測(cè)試綜合性2必做五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?shí)驗(yàn)原理簡(jiǎn)介、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及程序、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理及結(jié)果分析。六、成績(jī)?cè)u(píng)定辦法及標(biāo)準(zhǔn)單個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目考核分為三部分：實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)20、實(shí)驗(yàn)操作30）和實(shí)驗(yàn)報(bào)告50%，最10%計(jì)入《半導(dǎo)體物理與器件》課程成績(jī)總分中。七、教材及參考書實(shí)驗(yàn)教材：自編實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)