尼曼 半導(dǎo)體物理與器件第一章

1、高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)0第一章第一章 固體晶格結(jié)構(gòu)固體晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件1課程講授者：張旭琳課程講授者：張旭琳辦公室：南區(qū)電子大樓辦公室：南區(qū)電子大樓912聯(lián)系電話：聯(lián)系電話-mail：第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件2課程概論課程概論 課程名稱：課程名稱：高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件 學(xué)分：學(xué)分：3 時(shí)間：春季學(xué)期時(shí)間：春季學(xué)期第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件3教材與參考資料

2、教材與參考資料 半導(dǎo)體物理與器件半導(dǎo)體物理與器件（第四版），（第四版）， 美美 D A Neamen著，趙毅強(qiáng)、姚素英、史再峰著，趙毅強(qiáng)、姚素英、史再峰等譯，電子工業(yè)出版社，等譯，電子工業(yè)出版社，2013年。年。 半導(dǎo)體器件物理半導(dǎo)體器件物理（第（第3版），版），美美施敏、施敏、伍國(guó)玨著，伍國(guó)玨著， 耿莉、張瑞智譯，西安交通大耿莉、張瑞智譯，西安交通大學(xué)出版社，學(xué)出版社，2008年。年。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件4 第一章第一章 固體晶體結(jié)構(gòu)固體晶體結(jié)構(gòu) 第二章第二章 量子力學(xué)初步量子力學(xué)初步 第三章第三章 固體量子理論初步固體量子理論初步

3、第四章第四章 平衡半導(dǎo)體平衡半導(dǎo)體 第五章第五章 載流子輸運(yùn)現(xiàn)象載流子輸運(yùn)現(xiàn)象 第六章第六章 半導(dǎo)體中的非平衡過剩載流子半導(dǎo)體中的非平衡過剩載流子 第七章第七章 pn結(jié)結(jié) 第八章第八章 pn結(jié)二極管結(jié)二極管 第九章第九章 金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)金屬半導(dǎo)體和半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 第十章第十章 金屬金屬-氧化物氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管基礎(chǔ) 第十一章第十一章 金屬金屬-氧化物氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管：概念深入半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管：概念深入 第十二章第十二章 雙極晶體管雙極晶體管 第十三章第十三章 結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管第十四章第十四章 光器件光器件第十五章第十五章 半導(dǎo)體

4、功率器件半導(dǎo)體功率器件課程內(nèi)容課程內(nèi)容半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)半導(dǎo)體器件基礎(chǔ)固體物理固體物理量子理論量子理論專用半導(dǎo)體器件專用半導(dǎo)體器件第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件5第一章第一章 固體晶格結(jié)構(gòu)固體晶格結(jié)構(gòu)1.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料1.2 固體類型固體類型1.3 空間晶格空間晶格1.4 金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)1.5 原子價(jià)鍵原子價(jià)鍵1.6 固體中的缺陷和雜質(zhì)固體中的缺陷和雜質(zhì)1.7 半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)小結(jié)小結(jié)第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件61.1 半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體材料半導(dǎo)體（

5、半導(dǎo)體（semiconductor），導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體的物質(zhì)。），導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體的物質(zhì)。181016101410121010108106104102101210410610810181016101410121010108106104102101210410610810電阻率 /(cm)S-1電導(dǎo)率 /(cm )Ge鍺()硅(Si)GaAs砷化鎵()GaP磷化鎵()CdS硫化鎘()銅銀鋁鉑硫化鉍玻璃金剛石(純)硫熔融石英1810161014101210101081061041021012104106108101810161014101210101081061041021012104

6、10610810電阻率 /(cm)S-1電導(dǎo)率 /(cm )Ge鍺()硅(Si)GaAs砷化鎵()GaP磷化鎵()CdS硫化鎘()銅銀鋁鉑硫化鉍玻璃金剛石(純)硫熔融石英第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件7元素半導(dǎo)體與化合物半導(dǎo)體元素半導(dǎo)體與化合物半導(dǎo)體第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件81.2 固體類型固體類型有序化區(qū)域：原子或分子有規(guī)則或周期性幾何排列的空間范疇。有序化區(qū)域：原子或分子有規(guī)則或周期性幾何排列的空間范疇。非晶非晶（無定形）（無定形）：基本無序（幾個(gè)原子或分子的尺度，即納米量：基本無序（幾個(gè)

7、原子或分子的尺度，即納米量級(jí)，一般只有十幾埃至幾十埃的范圍）。級(jí)，一般只有十幾埃至幾十埃的范圍）。多晶多晶：長(zhǎng)程無序，短程有序（成百上千個(gè)原子的尺度，每個(gè)晶粒：長(zhǎng)程無序，短程有序（成百上千個(gè)原子的尺度，每個(gè)晶粒的尺寸通常是在微米的量級(jí)）。的尺寸通常是在微米的量級(jí)）。單晶單晶：長(zhǎng)程有序（通常包含整塊晶體，一般在毫米量級(jí)以上）。：長(zhǎng)程有序（通常包含整塊晶體，一般在毫米量級(jí)以上）。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件91.3 空間晶格空間晶格 單晶單晶：一典型結(jié)構(gòu)或原子團(tuán)：一典型結(jié)構(gòu)或原子團(tuán)在三維的每一個(gè)方向按某種在三維的每一個(gè)方向按某種間隔規(guī)則重復(fù)排列。間

8、隔規(guī)則重復(fù)排列。 晶格晶格：原子的周期性排列。：原子的周期性排列。將構(gòu)成晶體的粒子抽象為一將構(gòu)成晶體的粒子抽象為一個(gè)點(diǎn)，這樣得到的空間點(diǎn)陣個(gè)點(diǎn)，這樣得到的空間點(diǎn)陣成為晶格。用稱為成為晶格。用稱為格點(diǎn)格點(diǎn)的點(diǎn)的點(diǎn)來描述原子排列。來描述原子排列。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件10 晶胞（單胞）晶胞（單胞）：以格點(diǎn)為頂點(diǎn)、以三個(gè)獨(dú)立方向上的周期：以格點(diǎn)為頂點(diǎn)、以三個(gè)獨(dú)立方向上的周期為邊長(zhǎng)所構(gòu)成的平行六面體；是可以復(fù)制出整個(gè)晶體的一為邊長(zhǎng)所構(gòu)成的平行六面體；是可以復(fù)制出整個(gè)晶體的一小部分晶體小部分晶體，通常能夠反映出整塊晶體所具有的對(duì)稱性。，通常能夠反映

9、出整塊晶體所具有的對(duì)稱性。 原胞原胞：可以復(fù)制得到整個(gè)晶格的：可以復(fù)制得到整個(gè)晶格的最小單元最小單元。晶格、原胞的選取都不是唯一的。晶格、原胞的選取都不是唯一的。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)1.3.1 原胞和晶胞原胞和晶胞單晶晶格二維表示單晶晶格二維表示高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件11晶胞和晶格的關(guān)系用矢量晶胞和晶格的關(guān)系用矢量 、 、 表示，三個(gè)矢表示，三個(gè)矢量可不必互相垂直，長(zhǎng)度可以不相等，量可不必互相垂直，長(zhǎng)度可以不相等，基矢長(zhǎng)度稱基矢長(zhǎng)度稱為為晶格常數(shù)晶格常數(shù) 。每個(gè)等效格點(diǎn)可用下述矢量表示每個(gè)等效格點(diǎn)可用下述矢量表示其中，其中，p、q、s為整數(shù)。為整數(shù)。廣義原胞

10、廣義原胞abcrpaqbsc第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件12p立方晶系基本的晶體結(jié)構(gòu)：立方晶系基本的晶體結(jié)構(gòu)：p常見的三個(gè)基本的立方結(jié)構(gòu)常見的三個(gè)基本的立方結(jié)構(gòu)（1）簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)（）簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)（sc）（2）體心立方結(jié)構(gòu)（）體心立方結(jié)構(gòu)（bcc）（3）面心立方結(jié)構(gòu)（）面心立方結(jié)構(gòu)（fcc）第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)1.3.2 基本的晶體結(jié)構(gòu)基本的晶體結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件13簡(jiǎn)立方結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)立方結(jié)構(gòu) Simple Cubic 每個(gè)頂角有一個(gè)原子每個(gè)頂角有一個(gè)原子體心立方結(jié)構(gòu)體心立方結(jié)構(gòu) Body Centered

11、Cubic 除頂角外在立方體中心還有除頂角外在立方體中心還有有一個(gè)原子有一個(gè)原子yxzxzay第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件14面心立方結(jié)構(gòu)面心立方結(jié)構(gòu) Face Centered Cubic 簡(jiǎn)立方的六個(gè)面的中簡(jiǎn)立方的六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子心各有一個(gè)原子zxy例例1.1：求體心立方單晶材料的原子體密度，其晶格常數(shù)：求體心立方單晶材料的原子體密度，其晶格常數(shù)a=5。解：原子體密度解：原子體密度=（81/8+1）/（510-8）3 =1.61022個(gè)原子個(gè)原子/cm3 實(shí)際密度是晶體類型和晶體結(jié)構(gòu)的函數(shù)。實(shí)際密度是晶體類型和晶體結(jié)構(gòu)的函數(shù)。第一章

12、第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件15p晶面：晶格的格點(diǎn)還可以看成分列在平行等距晶面：晶格的格點(diǎn)還可以看成分列在平行等距的平面系上，這樣的平面稱為晶面。的平面系上，這樣的平面稱為晶面。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)1.3.3 晶面和米勒指數(shù)晶面和米勒指數(shù)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件16由于不同平面的原子空間不同；因此，沿不同平面的晶體由于不同平面的原子空間不同；因此，沿不同平面的晶體特性并不同，電學(xué)及其他器件特性與晶體方向有重要關(guān)聯(lián)。特性并不同，電學(xué)及其他器件特性與晶體方向有重要關(guān)聯(lián)。米勒米勒指數(shù)指數(shù)：用以描述晶面的一組整數(shù)?？捎上铝胁?/p>

13、驟確定：用以描述晶面的一組整數(shù)?？捎上铝胁襟E確定：1.找出平面在三坐標(biāo)軸上的截距找出平面在三坐標(biāo)軸上的截距p、q、s（以晶格常數(shù)為單位）；（以晶格常數(shù)為單位）；2.取這三個(gè)截距倒數(shù)，將其化簡(jiǎn)成為最簡(jiǎn)單的整數(shù)比，取這三個(gè)截距倒數(shù)，將其化簡(jiǎn)成為最簡(jiǎn)單的整數(shù)比， ；3.h、k、l為互質(zhì)的整數(shù)，以（為互質(zhì)的整數(shù)，以（hkl）來標(biāo)志該晶面，稱為米勒指）來標(biāo)志該晶面，稱為米勒指數(shù)。數(shù)。例例1.2：描述右圖所示的平面（圖中只標(biāo)出了三個(gè)軸上：描述右圖所示的平面（圖中只標(biāo)出了三個(gè)軸上的格點(diǎn)）。的格點(diǎn)）。11 1:h k lp q s第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件1

14、7p等效晶面等效晶面立方晶體有立方晶體有6個(gè)不同側(cè)面，由于晶格對(duì)稱性，晶體在這個(gè)不同側(cè)面，由于晶格對(duì)稱性，晶體在這些晶面的性質(zhì)完全相同，統(tǒng)稱些晶面的性質(zhì)完全相同，統(tǒng)稱等效晶面等效晶面，寫成，寫成 100 ；對(duì)角面共有對(duì)角面共有6個(gè)，統(tǒng)稱這些對(duì)角面時(shí)，寫成個(gè)，統(tǒng)稱這些對(duì)角面時(shí)，寫成 110 ；頂對(duì)角面共有頂對(duì)角面共有8個(gè)，統(tǒng)稱這些頂對(duì)角面時(shí)，寫成個(gè)，統(tǒng)稱這些頂對(duì)角面時(shí)，寫成 111 。(010)aaa(001)O(100)yxzaaaO(110)yxzaaaO(111)yxz第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)p原子面密度原子面密度（/cm2） 單晶半導(dǎo)體有限大，存在某些表面。晶格中特定晶面的

15、函數(shù)。單晶半導(dǎo)體有限大，存在某些表面。晶格中特定晶面的函數(shù)。高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件例例1.3：計(jì)算一個(gè)晶體中特定平面的原子面密度。：計(jì)算一個(gè)晶體中特定平面的原子面密度。如圖（如圖（a）所示的體心立方結(jié)構(gòu)，和如圖（）所示的體心立方結(jié)構(gòu)，和如圖（b）所示的（所示的（110）平面，）平面，a1=5。解：每個(gè)晶面的原子個(gè)數(shù)為解：每個(gè)晶面的原子個(gè)數(shù)為 1/44+1=2 原子面密度：原子面密度： 面密度面密度=（2個(gè)原子）個(gè)原子）/a1(a12) =5.661014個(gè)原子個(gè)原子/cm218第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件19晶向晶向晶體的一個(gè)

16、基本特點(diǎn)是具有晶體的一個(gè)基本特點(diǎn)是具有方向性方向性，沿晶體的不同方，沿晶體的不同方面晶體的性質(zhì)不同。面晶體的性質(zhì)不同。晶格的格點(diǎn)，可以看成分列在一系列晶格的格點(diǎn)，可以看成分列在一系列 相互平行的直線系上，這些直線系相互平行的直線系上，這些直線系 稱為晶列。稱為晶列。 同一個(gè)格子可形成方向不同的晶列，同一個(gè)格子可形成方向不同的晶列， 每個(gè)晶列定義一個(gè)方向，該方向稱為每個(gè)晶列定義一個(gè)方向，該方向稱為 晶向，晶向， 晶向用晶向指數(shù)標(biāo)記。晶向用晶向指數(shù)標(biāo)記。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)1.3.4 晶向晶向高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件20晶向指數(shù)的確定：如果沿著某一晶向，從一個(gè)原子

17、晶向指數(shù)的確定：如果沿著某一晶向，從一個(gè)原子到最近的原子的位移矢量為：到最近的原子的位移矢量為： ，則該晶向，則該晶向就用就用l1、l2、l3來標(biāo)志，寫成來標(biāo)志，寫成l1 l2 l3。標(biāo)志晶向的這。標(biāo)志晶向的這組數(shù)稱為晶向指數(shù)組數(shù)稱為晶向指數(shù) 。123l al bl ccab第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件211.4 金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu) 金剛石結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)（硅、鍺）：屬面心立方晶體家族，（硅、鍺）：屬面心立方晶體家族，由兩個(gè)面由兩個(gè)面心立方結(jié)構(gòu)套構(gòu)形成，心立方結(jié)構(gòu)套構(gòu)形成，此兩個(gè)副晶格偏移的距離為立方體此兩個(gè)副晶格偏移的距離為立方體體對(duì)角線的體

18、對(duì)角線的1/4。此兩個(gè)副晶格中的兩組原子雖然在化學(xué)結(jié)。此兩個(gè)副晶格中的兩組原子雖然在化學(xué)結(jié)構(gòu)上相同，但以晶格觀點(diǎn)看卻不同。構(gòu)上相同，但以晶格觀點(diǎn)看卻不同。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件22 鉛鋅礦（閃鋅礦）結(jié)構(gòu)鉛鋅礦（閃鋅礦）結(jié)構(gòu)（GaAs）：與金剛石晶格結(jié)構(gòu)類似，）：與金剛石晶格結(jié)構(gòu)類似，只是兩個(gè)相互套構(gòu)的面心立方副晶格中的組成原子不同，只是兩個(gè)相互套構(gòu)的面心立方副晶格中的組成原子不同，其中一個(gè)副晶格為其中一個(gè)副晶格為III族原子（族原子（Ga），另一個(gè)副晶格為），另一個(gè)副晶格為V族族原子（原子（As）。）。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)

19、構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件231.5 原子價(jià)鍵原子價(jià)鍵p原子或分子結(jié)合形成晶體，最終達(dá)到平衡時(shí)系統(tǒng)原子或分子結(jié)合形成晶體，最終達(dá)到平衡時(shí)系統(tǒng)的能量必須達(dá)到最低。的能量必須達(dá)到最低。 1. 離子晶體離子晶體：離子鍵，例如：離子鍵，例如NaCl晶體等；晶體等； 2. 共價(jià)晶體共價(jià)晶體：共價(jià)鍵，例如：共價(jià)鍵，例如Si、Ge以及以及GaAs晶體等；晶體等； 3. 金屬晶體金屬晶體：金屬鍵，例如：金屬鍵，例如Li、Na、K、Be、Mg以及以及Fe、Cu、Au、Ag等；等； 4. 分子晶體分子晶體：范德華鍵，例如惰性元素氖、氬、氪、氙等：范德華鍵，例如惰性元素氖、氬、氪、氙等在低溫下則形成

20、分子晶體，在低溫下則形成分子晶體，HF分子之間在低溫下也通過分子之間在低溫下也通過范德華鍵形成分子晶體。范德華鍵形成分子晶體。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件24硅材料中共價(jià)鍵形成示意圖硅材料中共價(jià)鍵形成示意圖硅原子的價(jià)電子硅原子的價(jià)電子硅原子中的共價(jià)鍵硅原子中的共價(jià)鍵第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件251.6 固體中的缺陷與雜質(zhì)固體中的缺陷與雜質(zhì)點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷替位、填隙、空位和弗蘭克爾缺陷。替位、填隙、空位和弗蘭克爾缺陷。線缺陷線缺陷，亦稱，亦稱位錯(cuò)位錯(cuò)刃形和螺旋。刃形和螺旋。面缺陷面缺陷孿晶和晶粒間界

21、。孿晶和晶粒間界。體缺陷體缺陷雜質(zhì)或摻雜原子的析出現(xiàn)象。這些缺陷的產(chǎn)生是由雜質(zhì)或摻雜原子的析出現(xiàn)象。這些缺陷的產(chǎn)生是由在主晶格中的固溶度引起的。在主晶格中的固溶度引起的。理想單晶材料中不含任何缺陷與雜質(zhì)，且晶體中的原子都處理想單晶材料中不含任何缺陷與雜質(zhì)，且晶體中的原子都處于晶格中的平衡位置，實(shí)際的晶體材料并非如此理想和完美于晶格中的平衡位置，實(shí)際的晶體材料并非如此理想和完美無缺，存在無缺，存在原子的熱振動(dòng)原子的熱振動(dòng)。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)固體中的缺陷固體中的缺陷高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件26（1）點(diǎn)缺陷）點(diǎn)缺陷第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物

22、理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件27（2）線缺陷）線缺陷第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件28（3）面缺陷）面缺陷反映孿晶旋轉(zhuǎn)孿晶小角度晶界第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件29晶體中與本體原子不同的元素的原子均稱為雜質(zhì)。晶體中與本體原子不同的元素的原子均稱為雜質(zhì)。來源來源：有可能是材料制備或器件制造工藝過程中的沾污，：有可能是材料制備或器件制造工藝過程中的沾污，也有可能來源于人為的引入，用以控制其電學(xué)及其它特性。也有可能來源于人為的引入，用以控制其電學(xué)及其它特性。雜質(zhì)在半導(dǎo)體中雜質(zhì)在半導(dǎo)體中存在方式存在方式：

23、間隙式和替位式。：間隙式和替位式。間隙式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì)：位于本體原子晶格間隙中，這類雜質(zhì)原子：位于本體原子晶格間隙中，這類雜質(zhì)原子半徑較小，如半徑較小，如H H、LiLi；固體中的雜質(zhì)固體中的雜質(zhì)第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件30替位式雜質(zhì)：取代本體原子位置，處于晶格點(diǎn)上；這類雜替位式雜質(zhì)：取代本體原子位置，處于晶格點(diǎn)上；這類雜質(zhì)原子價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)接近本體原子，如質(zhì)原子價(jià)電子殼層結(jié)構(gòu)接近本體原子，如、族在族在SiSi、GeGe（族）中的情況，族）中的情況，、族在族在-化合物中。化合物中。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高

24、等半導(dǎo)體物理與器件31雜質(zhì)原子激活：雜質(zhì)原子激活：人為引入的雜質(zhì)原子，人為引入的雜質(zhì)原子， 只有處于替位式時(shí)，才能激活，起到只有處于替位式時(shí)，才能激活，起到改變和控制半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性的作用。例如改變和控制半導(dǎo)體材料導(dǎo)電性的作用。例如、族元素原族元素原子摻入子摻入Si、Ge中，多以替位式存在。中，多以替位式存在。p 晶體中引入雜質(zhì)的方法稱為摻雜，摻雜方法分為：晶體中引入雜質(zhì)的方法稱為摻雜，摻雜方法分為：（1 1）高溫?cái)U(kuò)散摻雜，（）高溫?cái)U(kuò)散摻雜，（2 2）離子注入摻雜。）離子注入摻雜。第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件321.7 半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料的生長(zhǎng)半導(dǎo)體是最純的材料之一，如硅的純度已達(dá)到百億分之一。半導(dǎo)體是最純的材料之一，如硅的純度已達(dá)到百億分之一。生長(zhǎng)半導(dǎo)體單晶材料的方法主要有以下幾種：生長(zhǎng)半導(dǎo)體單晶材料的方法主要有以下幾種：1、熔融體中生長(zhǎng)：、熔融體中生長(zhǎng)：Czochralski方法（方法（CZ法）法）。籽晶直拉法。籽晶直拉法。進(jìn)一步采用區(qū)熔再結(jié)晶方法提純。進(jìn)一步采用區(qū)熔再結(jié)晶方法提純。拉拉晶晶機(jī)機(jī)模模型型有集有集成電成電路陣路陣列的列的硅片硅片照片照片第一章第一章 固體固體晶格結(jié)構(gòu)晶格結(jié)構(gòu)高等半導(dǎo)體物理與器件高等半導(dǎo)體物理與器件