半导体物理复习笔记：序篇
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2025-03-18
半导体物理复习笔记：第十一篇
名词解释考的不少，会有很多概念解释。参考刘恩科的《半导体物理学》的习题详解。 第一章 半导体中的电子状态 单电子近似 答案假设每个电子在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动，该势场是具有与晶格同周期的周期性势场。 金刚石结构 答案金刚石结构具有立方对称晶胞，由两个同类原子各自组成的面心立方晶胞沿体对角线互相位移 1/4 的空间对角线长度套构而成的，它们之间具有相同的夹角109°28' ，通过 4 个共价键组成正四面体结构。 极性半导体 答案极性半导体是结合的性质具有不同程度的离子性的共价性化合物半导体。 简约布里渊区 答案对于给定的晶体，利用倒格矢的定义，求出所对应的倒格子基矢，作所有倒格子基矢的垂直平分面，这些垂直平分面所围成完整的最小体积就是第一布里渊区，也为晶体倒格子点阵的魏格纳——塞兹原胞，又称简约布里渊区。 电子共有化运动 答案原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而，电子将可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。 电子在晶体各个元胞对应点...
2025-01-18
半导体物理复习笔记：第六篇
非平衡载流子的产生和复合 平衡载流子和非平衡载流子的关系 对半导体施加外部作用（光照、电注入等），可以破坏热平衡，使其成为非平衡态。载流子浓度比平衡时的多些，多余的那部分用Δn/Δp表示，称其为非平衡载流子或过剩载流子，用n或p表示总的载流子浓度，因此得到： n=n0+Δnp=p0+Δp\begin{aligned} n &= n_0+\Delta n \\ p &= p_0+\Delta p \end{aligned} np=n0+Δn=p0+Δp n0p0=ni2⇒np=(n0+Δn)(p0+Δp)≠ni2\begin{aligned} n_0p_0 &= n_i^2 \\ & \Rightarrow \\ np &= (n_0+\Delta n)(p_0+\Delta p) \\ &\neq n_i^2 \end{aligned} n0p0np=ni2⇒=(n0+Δn)(p0+Δp)=ni2 平衡少数载流子通常非常少，非平衡载流子浓度往往比平衡少数载流子大得多；多数载流子受非平衡载流子影响很小，而非...
2025-03-17
半导体物理复习笔记：第十篇
异质结 两种不同的半导体材料结合在一起，组成的结称为异质结。因为是异质，所以两边材料不一样，是异！物！ 异质结由于成结的两种半导体材料具有不同的禁带宽度，而出现特殊的结区能带结构和特性。 分类 导电类型 按导电类型可分为： 反型异质结 (p)Ge-(n)GaAs (p)Ge-(n)Si (p)Si-(n)GaAs (p)Si-(n)ZnS 同型异质结 (n)Ge-(n)GaAs， (p)Ge-(p)GaAs (n)Ge-(n)Si (n)Si-(n)GaAs 界面过渡情况 按界面过渡情况可分为： 突变异质结（过渡发生于几个原子距离） 缓变异质结（过渡发生于几个扩散长度） 能带相对位置 按能带相对位置可分为： 跨隙型（I型）：半导体 A 的分别高于和低于半导体 B 的相应带 交错隙型（II 型）：半导体 A 的导带和价带高于半导体 B 的相应带 断隙型（III 型）：半导体 A 与半导体 B 带隙不重叠 异质结的能带图 不考虑界面态时的能带图 上图左为(n)Ge-(p)GaAs的突变反型异质结接触。电子由Ge一侧向GaAs一侧流动，而空穴由GaAs一侧向...
2025-01-01
半导体物理复习笔记：第一篇
基本接触 四种基本接触： 金属－半导体接触 Metal-Semiconductor 欧姆接触 整流接触 PN结 异质结（不同半导体材料） 金属－绝缘体－半导体接触 MIS 金半接触 整流接触（也称为肖特基接触或非欧姆接触）： 这种接触具有不对称的电流-电压特性。当施加正向偏压时，电流可以相对容易地通过接触；然而，当施加反向偏压时，电流受到极大限制。这种行为类似于整流器的作用，因此得名整流接触。 整流接触通常形成于金属和n型或p型半导体之间， 欧姆接触： 欧姆接触是指那些表现出线性电流-电压关系的金属-半导体接触，即遵从欧姆定律。在这种情况下，电流与施加的电压成正比，而且电流可以在两个方向上自由流动，没有明显的方向偏好。 欧姆接触不产生明显的附加阻抗，接触电阻小。 为了实现良好的欧姆接触，通常需要降低金属与半导体之间的肖特基势垒高度，或者增加接触区域的掺杂浓度。这可以通过选择适当的金属、使用合金化工艺、提高半导体的掺杂水平等方式来 半导体材料 半导体类型 材料 带隙 (eV) 类型 带隙类型 元素半导体 Si 1.12 IV Indir...
2025-01-01
半导体物理复习笔记：第二篇
晶体结构 集成电路制造技术复习笔记：第一章 常见半导体晶体结构： 金刚石结构 (diamond lattice)：硅（Si），锗(Ge) 闪锌矿结构(zincblende lattice)：砷化镓（GaAs）等 纤锌矿结构(wurtzite lattice)：硫化镉(CdS)，硫化锌（ZnS）等 氯化钠型结构：硫化铅(PdS)，碲化铅（PbTe）等 晶向指数与晶面 理解概念，各种括号的样子别搞混了。 [100]：用于表示某个晶向 <100>：用于表示一组晶向，如<100>表示所有可能的与坐标轴平行的方向 (100)：用于表示某个晶面 {100}：用于表示一组晶面 金刚石结构 每个原子周围有4个最近邻的原子，组成正四面体，任一顶角上的原子和中心原子各贡献一个价电子为两个原子共有，共有的电子在两个原子之间形成较大的电子云密度，通过它们对原子实的引力结合两个原子，此为共价键。 闪锌矿结构 闪锌矿结构中的化学键含有混合键，这是共价键和离子键的组合。闪锌矿结构内的混合键起主要作用的是共价键，但结合性质有一定的离子性，这是因为不同...
2025-02-28
半导体物理复习笔记：第八篇
MIS结构 半导体的表面状态对晶体管和半导体集成电路的参数和稳定性有很大影响。在某些情况下，往往不是半导体的体内效应，而是其表面效应支配着半导体器件的特性。例如MOS（ 金属一氧化物一半导体）器件、电荷耦合器件、表面发光器件等，就是利用半导体表面效应而制成的。 表面态 对于理想表面，表面层中原子排列对称性与体内原子完全相同，且表面不附着任何原子、其它分子和氧化膜。但 半导体物理复习笔记：第三篇 中提到：由于晶格的不完整性使势场的周期性受到破坏时，禁带中会产生附加能级。此外， 半导体物理复习笔记：第七篇 中也讲过表面态的影响。 设理想的一维晶体的势能函数： {V(x)=V0;x≤0V(x+a)=V(x);x≥0\begin{cases} V(x)=V_0;&x\leq0 \\ V(x+a)=V(x);&x\geq0 & \end{cases} {V(x)=V0;V(x+a)=V(x);x≤0x≥0 电子在半无限周期势场中，波函数满足薛定谔方程： {−ℏ22m0d2ψdx2+V0ψ=Eψ(x⩽0)−ℏ22m0d2ψdx2+V(x)ψ=Eψ(x⩾0...
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