半导体材料

半导体材料基本性质的思维导图，概括了半导体的基本知识，包括本征半导体与本征载流子、半导体晶体结构等内容，仅作为一个入门了解。

半导体材料

• 定义
  • 导电能力介于导体之间的一些单晶体
    • 用电阻率P或电导率a表示(p=1/a)
• 特性
  • 杂质敏感性
    • 在高纯度半导体掺入少量杂质可显著改变其导电性
  • 负温度系数
    • 导电能力随温度身高而升高
  • 光敏性
    • 光的辐照能显著改变半导体导电能力
  • 电场，磁场效应
• 半导体晶体结构
  • 结构
    • 硅锗结构：（金刚石结构）
    • 砷化镓：（闪锌矿晶型结构）
    • 面心立方结构
  • 晶面表示方法（密勒指数）
    • 取截距
    • 取倒数
    • 取最小整数之比
    • 用括号括起来
• 本征半导体与本征载流子
  • 本征半导体导电机构
    • 本征半导体
      • 完全纯净的，结构完整的，不含任何杂质和缺陷的半导体
    • 本征载流子
      • 本征载流子浓度ni=n=p
      • 本征激发
        • 电子吸收晶格热云动能量从价带激发到导带的过程(n)
          • 室温300K，数量极少，禁带宽都远大于晶格热平均能量
      • 剩下的价带中的空穴也能导电（p）
      • 半导体的两种载流子
  • 热平衡与热平衡载流子浓度
    • 热平衡
      • 单位时间热激发产生载流子与复合掉的一样多，使载流子浓度不在增多或减少
    • 载流子浓度
• 能带
  • 孤立电子能级
    • 禁带
      • 单个原子能带间区域之间
  • 晶体中电子能带
    • Si:Eg=1.12evGe:Eg=0.67ev
    • 能带
      • 硅晶体能带形成
        • 原子于原子间距离缩短，3s,3p轨道重叠各个简并能级分裂形成能带
        • 原子间进一步缩小接近金刚石晶格原子间平衡距离5.43A时，合并的能带在分裂形成两个能带中间空隙为禁带（Eg=Ec-Ev）
        • 禁带以上为导带（Ec）
        • 禁带下称为价带，0K时电子占据最低能态，价带被填满，倒带无电子(Ev)
      • N个互相靠得很近的能级所占据的能量区
    • 共有化运动
      • 外层价电子脱离单个原子束缚在整个晶体中运动
        • 越内层电子共有化越差
• 掺杂原因：室温导电能力弱，且受温度影响大，掺杂后导电能力提升且受温度影响小