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1、SemiPhys01new概述課程地位：本課程是電子科學(xué)與技術(shù)本科專業(yè)的專業(yè)基礎(chǔ)課；前續(xù)課有普通物理、理論物理、固體物理；后續(xù)課程是半導(dǎo)體器件物理、集成電路設(shè)計(jì)、光電子器件和功率器件等課程，是本專業(yè)中，開始了解和掌握利用半導(dǎo)體晶體制備固態(tài)器件的首門課程。課程通過對(duì)半導(dǎo)體晶體特性的學(xué)習(xí)，掌握半導(dǎo)體中導(dǎo)電粒子（電子和空穴）的狀態(tài)描述，雜質(zhì)對(duì)導(dǎo)電能力改進(jìn)機(jī)理，以及載流子在半導(dǎo)體中多種運(yùn)動(dòng)規(guī)律，進(jìn)而制備最基本PN結(jié)，MOS結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)利用載流子傳輸、處理信息的基本原理。通過課程的學(xué)習(xí)，除了掌握為后續(xù)課程所需的基本知識(shí)點(diǎn)，還要掌握半導(dǎo)體中分析和處理
2、載流子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的方法和能力。2011年10月9日星期日第2頁教學(xué)目的：總的教學(xué)目標(biāo)是：使學(xué)生掌握“半導(dǎo)體物理”中的基本概念、基本理論、基本原理和分析方法，從整體上認(rèn)識(shí)如何利用半導(dǎo)體晶體實(shí)現(xiàn)功能信息處理的核心理論和知識(shí)點(diǎn)，并掌握半導(dǎo)體器件中分析載流子運(yùn)動(dòng)特性的方法和理論。2011年10月9日星期日第3頁單晶非晶多晶有周期性無周期性每個(gè)小區(qū)域有周期性非晶（無定型材料）：只在幾個(gè)原子或分子內(nèi)有序；多晶：在許多個(gè)原子或分子的尺度上有序；單晶：在整個(gè)區(qū)域內(nèi)原子和分子有序；2011年10月9日星期日第7頁原子力顯微晶體圖像一、晶格的周期性基元：每個(gè)
3、最小的重復(fù)單元。原胞：一個(gè)晶格最小的周期性單元◆原胞的選取不是唯一的；◆三維晶格的原胞通常是一個(gè)平行六面體。第9頁單胞：反映晶體的周期性和對(duì)稱性。如Si、Ge的金剛石結(jié)構(gòu)；布拉伐格子：基元代表點(diǎn)的空間分布；面心立方、體心立方、鉛鋅礦結(jié)構(gòu)；晶格基矢：是指原胞的邊矢量第10頁二、晶體的對(duì)稱性定義：相同的性質(zhì)在不同的方向或位置上有規(guī)律的重復(fù)的性質(zhì)叫做對(duì)稱性；當(dāng)晶體經(jīng)過一個(gè)運(yùn)動(dòng)操作后，晶體的各種性質(zhì)不發(fā)生任何變化；一般該操作稱為對(duì)稱操作；2011年10月9日星期日第11頁三、晶向同一個(gè)格子可以形成方向不同的晶列，每一個(gè)晶列定義了一個(gè)方向，該方向
4、稱為晶向；晶向指數(shù)標(biāo)記：沿某一晶向，從一個(gè)原子到最近的原子位移矢量為則該晶向就用l1、l2、l3標(biāo)志，寫成[l1l2l3]，稱為晶向指數(shù)。2011年10月9日星期日第12頁以簡(jiǎn)立方晶格為例，[100]:OA立方邊[111]:OC體對(duì)角線[110]:OB面對(duì)角線2011年10月9日星期日第13頁等效晶向由于晶格的對(duì)稱性，晶體在一些方向上的性質(zhì)完全相同，統(tǒng)稱這些晶向?yàn)榈刃Ь?。立方邊共?個(gè)不同的晶向，寫成〈100〉；面對(duì)角線共有12個(gè)，寫成<110>；體對(duì)角線共有8個(gè)，寫成<111>；2011年10月9日星期日第14頁四、晶面晶格的格點(diǎn)可
5、以看成分列在平行等距的平面系上，這樣的平面稱為晶面，2011年10月9日星期日第15頁晶面指數(shù)晶面的標(biāo)志即晶面指數(shù),也稱謂密勒指數(shù)。密勒指數(shù)的確定：晶格中選一格點(diǎn)為原點(diǎn)，并以3個(gè)基矢a1,a2,a3為坐標(biāo)軸建立坐標(biāo)系。該晶面族中任一晶面與3個(gè)坐標(biāo)軸交點(diǎn)的位矢分別為ra1,sa2,ta3，則它們的倒數(shù)連比可化為互質(zhì)的整數(shù)，即其中h、k、l為互質(zhì)的整數(shù)，晶體學(xué)中以（hkl）來標(biāo)志該晶面，稱為密勒指數(shù)。2011年10月9日星期日第16頁圖中示出了簡(jiǎn)立方中某3個(gè)晶面的密勒指數(shù)：◆側(cè)面：（100）◆對(duì)角面：（110）◆頂對(duì)角面：（111）2011
6、年10月9日星期日第17頁等效晶面由于晶格的對(duì)稱性，晶體在一些晶面的性質(zhì)完全相同，統(tǒng)稱等效晶面立方晶體中的立方體共有6個(gè)不同的側(cè)面，寫成{100};對(duì)角面共有12個(gè)，統(tǒng)稱這些對(duì)角面時(shí)，寫成{110};頂對(duì)角面共有8個(gè)，統(tǒng)稱這些頂對(duì)角面時(shí)，寫{111}；2011年10月9日星期日第18頁2011年10月9日星期日第19頁2011年10月9日星期日第20頁2011年10月9日星期日第21頁電阻率介于10-3-106Ω.cm，可變化區(qū)間大，介于金屬（10－6Ω.cm）和絕緣體（1012Ω.cm）之間不同摻雜類型的半導(dǎo)體做成pn結(jié)后，或是金屬與
7、半導(dǎo)體接觸后，電流與電壓呈非線性關(guān)系，可以有整流效應(yīng)具有光敏性，用適當(dāng)波長(zhǎng)的光照射后，材料的電阻率會(huì)變化，即產(chǎn)生所謂光電導(dǎo)半導(dǎo)體中存在著電子與空穴兩種載流子純凈半導(dǎo)體電阻率為負(fù)溫度系數(shù)，摻雜半導(dǎo)體在一定溫度區(qū)域出現(xiàn)正溫度系數(shù)§1.1半導(dǎo)體的基本性質(zhì)一、2011年10月9日星期日第22頁元素半導(dǎo)體元素周期表中從金屬到非金屬的過渡區(qū)元素構(gòu)成的半導(dǎo)體。Si、Ge是常用的半導(dǎo)體材料，用于VLSI，大多數(shù)半導(dǎo)體器件?；衔锇雽?dǎo)體某些Ⅲ－Ⅴ族化合物（AIIIBV）和Ⅱ－Ⅵ族化合物（AIIBVI）具有半導(dǎo)體性質(zhì)，Ⅲ－Ⅴ：AL，Ga，In——P，As，
8、Sb（碲）Ⅱ－Ⅵ：Zn，Cd，Hg——S，Se，Te常用的有：GaAs，GaP，InP，InAs，InSb，PbS,GaN用于高速器件，高速集成電路，發(fā)光，激光，紅外探測(cè)等。二、常見的半導(dǎo)體材料第23頁常見
