1
期末复习
2
考试题型
填空 30分，每空一分
判断题 10分，每题一分
名词解释 20分，每题 4分
问答题 40分,6个题目
AB卷
3
考试内容
前 10章，重点前 7章
课上补充内容
作业
4
半导体材料概述
从电学性质上讲（主要指电阻率）
– 绝缘体 1012—1022Ω.cm
– 半导体 10-6—1012Ω.cm
– 良导体 ≤10-6Ω.cm
– 正温度系数 （ 对电导率而言 ）
– 负温度系数 （ 对电阻率而言 ）
– 导体？？？？
5
半导体材料的分类（按化学组成分类）
无机物半导体
– 元素半导体：（ Ge,Si）
– 化合物半导体
三、五族 GaAs
二、六族
有机物半导体
6
能带理论（区别三者导电性）
金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。
半导体由于禁带宽度比较小，在温度升高或有光照时，价带顶部的电子会得到能量激发到导带中去，这样在导带中就有自由电子，在价带中就相应的缺少电子，等效为带有正电子的空穴，电子和空穴同时参与导电，使得半导体具有一定的导电性能。
一般对于绝缘体，禁带宽度较大，在温度升高或有光照时，能够得到能量而跃迁到导带的电子很少，因此绝缘体的导电性能很差。
7
半导体结构类型
金刚石结构（ Si/Ge):同种元素的两套面心立方格子沿对角线平移 1/4套构而成
闪锌矿（三、五族化合物如 GaAs),两种元素的两套面心立方格子沿对角线平移
1/4套构而成
纤锌矿
8
对禁带宽度的影响
对于元素半导体：
同一周期，左 -〉右，禁带宽度增大同一族，原子序数的增大，禁带宽度减小
9
一,锗、硅 的化学制备
硅锗的物理化学性质比较
高纯硅的制备方法
各种方法的具体步骤以及制备过程中材料的提纯
高纯锗的制备方法及步骤
10
二、区熔提纯
分凝现象，平衡分凝系数，有效分凝系数，正常凝固，
平衡分凝系数与杂质集中的关系 P20图 2－ 1
BPS公式及各个物理量的含义；分析如何提高分凝效果，如何变成对数形式
影响区熔提纯的因素
区熔的分类，硅和锗各采用什么方法
11
影响区熔的因素
熔区长度
一次区熔的效果,l越大越好
极限分布时,l越小，锭头杂质浓度越低，纯度越高
应用：前几次用宽熔区，后几次用窄熔区。
熔区的移动速度
电磁搅拌或高频电磁场的搅动作用，使扩散加速,δ变薄，使
keff与 Ko接近，分凝的效果也越显著
凝固速 度 f 越慢,keff与 Ko接近，分凝的效果也越显著
区熔次数的选择区熔次数的经验公式
n=(1-1.5)L/l
质量输运通过使锭料倾斜一个角度，用重力作用消除质量输运效应
12
作业
1.什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？
2.写出 BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。
3.分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度 Cs公式,并说明各个物理量的含义。
4.说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。
13
三,晶体生长理论基础
晶体生长的方式
晶体形成的热力学条件
晶体生长的三个阶段
均匀成核，非均匀成核
均匀成核过程中体系自由能随晶胚半径的变化关系分析；图 3－ 2－－ P39，各种晶胚的特点
硅锗单晶的生长方法
直拉法生长单晶的工艺步骤 p63
结晶过程中的结晶驱动力和溶解驱动力
14
结晶驱动力
结晶通常在恒温恒压下进行，相变向自由能减小的方向进行，若体积自由能大于表面能，就是结晶驱动力，若相反，
就是熔解驱动力
15
晶体的外形
从能量的角度：晶体的平衡形状是总界面能最小的形状。
16
作业
试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。
什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？
形核为什么需要形核功？均匀形核与非均匀形核形核功有何差别？
17
四、硅锗晶体中的杂质和缺陷
硅锗中杂质的分类
杂质对材料性能的影响
直拉法单晶中纵向电阻率均匀性的控制方法
位错对材料性能的影响
位错对器件的影响
18
五 硅外延生长
名词解释同质外延,异质外延,直接外延,间接外延，正外延，反外延，自掺杂，外掺杂
外延不同的分类方法以及每种分类所包括的种类
硅气相外延原料
硅气相外延分类
用 SiCL4外延硅的原理以及影响硅外延生长的因素
抑制自掺杂的途径？
如何防止外延层的夹层？
硅的异质外延有哪两种
在 SOS技术中存在着外延层的生长和腐蚀的矛盾，如何解决？
SOI 材料的制备方法有哪些？各自是如何实现的？
19
作业
什么是同质外延,异质外延,直接外延,间接外延?
什么是自掺杂?外掺杂?抑制自掺杂的途径有哪些?
什么是 SOS,SOI技术
SOI材料的生长方法有哪些?每种方法是如何实现的?
20
六 三五族化合物半导体
什么是直接跃迁型能带,什么是间接跃迁型能带?硅锗属于什么类型,砷化镓属于什么类型?
砷化镓单晶的生长方法有哪几种？
磷化镓单晶的生长方法
21
七 三五族化合物半导体的外延生长
MBE生长原理
写出下列缩写的中文全称
CVD,PVD,VPE,SOS,SOI,MOCVD，
MBE,LPE,CBE,ALE,MLE
名词解释
气相外延 液相外延
金属有机物气相沉积 分子束外延 化学束外延
蒸发 溅射
22
八三五族多元化合物半导体
什么是同质结？ 异质结？异质结的分类有哪些？
什么是超晶格？势阱？势垒？量子阱？
23
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4
半导体材料概述
从电学性质上讲（主要指电阻率）
– 绝缘体 1012—1022Ω.cm
– 半导体 10-6—1012Ω.cm
– 良导体 ≤10-6Ω.cm
– 正温度系数 （ 对电导率而言 ）
– 负温度系数 （ 对电阻率而言 ）
– 导体？？？？
5
半导体材料的分类（按化学组成分类）
无机物半导体
– 元素半导体：（ Ge,Si）
– 化合物半导体
三、五族 GaAs
二、六族
有机物半导体
6
能带理论（区别三者导电性）
金属中，由于组成金属的原子中的价电子占据的能带是部分占满的，所以金属是良好的导体。
半导体由于禁带宽度比较小，在温度升高或有光照时，价带顶部的电子会得到能量激发到导带中去，这样在导带中就有自由电子，在价带中就相应的缺少电子，等效为带有正电子的空穴，电子和空穴同时参与导电，使得半导体具有一定的导电性能。
一般对于绝缘体，禁带宽度较大，在温度升高或有光照时，能够得到能量而跃迁到导带的电子很少，因此绝缘体的导电性能很差。
7
半导体结构类型
金刚石结构（ Si/Ge):同种元素的两套面心立方格子沿对角线平移 1/4套构而成
闪锌矿（三、五族化合物如 GaAs),两种元素的两套面心立方格子沿对角线平移
1/4套构而成
纤锌矿
8
对禁带宽度的影响
对于元素半导体：
同一周期，左 -〉右，禁带宽度增大同一族，原子序数的增大，禁带宽度减小
9
一,锗、硅 的化学制备
硅锗的物理化学性质比较
高纯硅的制备方法
各种方法的具体步骤以及制备过程中材料的提纯
高纯锗的制备方法及步骤
10
二、区熔提纯
分凝现象，平衡分凝系数，有效分凝系数，正常凝固，
平衡分凝系数与杂质集中的关系 P20图 2－ 1
BPS公式及各个物理量的含义；分析如何提高分凝效果，如何变成对数形式
影响区熔提纯的因素
区熔的分类，硅和锗各采用什么方法
11
影响区熔的因素
熔区长度
一次区熔的效果,l越大越好
极限分布时,l越小，锭头杂质浓度越低，纯度越高
应用：前几次用宽熔区，后几次用窄熔区。
熔区的移动速度
电磁搅拌或高频电磁场的搅动作用，使扩散加速,δ变薄，使
keff与 Ko接近，分凝的效果也越显著
凝固速 度 f 越慢,keff与 Ko接近，分凝的效果也越显著
区熔次数的选择区熔次数的经验公式
n=(1-1.5)L/l
质量输运通过使锭料倾斜一个角度，用重力作用消除质量输运效应
12
作业
1.什么是分凝现象？平衡分凝系数？有效分凝系数？
2.写出 BPS公式及各个物理量的含义，并讨论影响分凝系数的因素。
3.分别写出正常凝固过程、一次区熔过程锭条中杂质浓度 Cs公式,并说明各个物理量的含义。
4.说明为什么实际区熔时，最初几次要选择大熔区后几次用小熔区的工艺条件。
13
三,晶体生长理论基础
晶体生长的方式
晶体形成的热力学条件
晶体生长的三个阶段
均匀成核，非均匀成核
均匀成核过程中体系自由能随晶胚半径的变化关系分析；图 3－ 2－－ P39，各种晶胚的特点
硅锗单晶的生长方法
直拉法生长单晶的工艺步骤 p63
结晶过程中的结晶驱动力和溶解驱动力
14
结晶驱动力
结晶通常在恒温恒压下进行，相变向自由能减小的方向进行，若体积自由能大于表面能，就是结晶驱动力，若相反，
就是熔解驱动力
15
晶体的外形
从能量的角度：晶体的平衡形状是总界面能最小的形状。
16
作业
试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。
什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？
形核为什么需要形核功？均匀形核与非均匀形核形核功有何差别？
17
四、硅锗晶体中的杂质和缺陷
硅锗中杂质的分类
杂质对材料性能的影响
直拉法单晶中纵向电阻率均匀性的控制方法
位错对材料性能的影响
位错对器件的影响
18
五 硅外延生长
名词解释同质外延,异质外延,直接外延,间接外延，正外延，反外延，自掺杂，外掺杂
外延不同的分类方法以及每种分类所包括的种类
硅气相外延原料
硅气相外延分类
用 SiCL4外延硅的原理以及影响硅外延生长的因素
抑制自掺杂的途径？
如何防止外延层的夹层？
硅的异质外延有哪两种
在 SOS技术中存在着外延层的生长和腐蚀的矛盾，如何解决？
SOI 材料的制备方法有哪些？各自是如何实现的？
19
作业
什么是同质外延,异质外延,直接外延,间接外延?
什么是自掺杂?外掺杂?抑制自掺杂的途径有哪些?
什么是 SOS,SOI技术
SOI材料的生长方法有哪些?每种方法是如何实现的?
20
六 三五族化合物半导体
什么是直接跃迁型能带,什么是间接跃迁型能带?硅锗属于什么类型,砷化镓属于什么类型?
砷化镓单晶的生长方法有哪几种？
磷化镓单晶的生长方法
21
七 三五族化合物半导体的外延生长
MBE生长原理
写出下列缩写的中文全称
CVD,PVD,VPE,SOS,SOI,MOCVD，
MBE,LPE,CBE,ALE,MLE
名词解释
气相外延 液相外延
金属有机物气相沉积 分子束外延 化学束外延
蒸发 溅射
22
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什么是同质结？ 异质结？异质结的分类有哪些？
什么是超晶格？势阱？势垒？量子阱？
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