半導體物理學前言

1、半導體物理學前言RRTT照片照片I 電流V 電壓0正向反向照片照片BZIxvfBP型半導體薄片：長度為L，寬度為b，厚度為 d磁場方向 (z方向）與薄片垂直，電流方向為x方向Lbd fExyz10 G1 G100 M10 M1 M100 K10 K1 K0.1 K19701980199020002010100 G10 GGiga100 M10 MMegaKilo19701980199020002010 1874年年 F.Braun金屬半導體接觸金屬半導體接觸氧化銅、硒氧化銅、硒整流器、曝光計整流器、曝光計1879年年Hall效應效應K.Beadeker半導半導體中有兩種不同體中有兩種不同類型的

2、電荷類型的電荷 1948年年 Shockley ，Bardeen, Brattain鍺晶體管鍺晶體管 (transistor)點接觸式的點接觸式的硅硅檢波器檢波器1940187019301950硅硅晶體管晶體管1955年德國西門子年德國西門子氫還原三氯硅烷法氫還原三氯硅烷法制得高純硅制得高純硅直拉法直拉法較大的鍺單晶較大的鍺單晶直拉法直拉法第一根硅單晶第一根硅單晶1957年年 第一顆砷化鎵第一顆砷化鎵單晶誕生單晶誕生196019501952年年H.Welker發(fā)現(xiàn)發(fā)現(xiàn)-族化族化合物合物 1958年年W.C.Dash無無位錯硅單晶位錯硅單晶1963年年 用液相外延法生長用液相外延法生長砷化鎵外延

3、層，砷化鎵外延層，半導體激光器半導體激光器1963年砷化鎵年砷化鎵微波振蕩效應微波振蕩效應19701960硅外延硅外延技術技術1965年年J.B.Mullin發(fā)明發(fā)明氧化硼液封直拉氧化硼液封直拉法砷化鎵單晶法砷化鎵單晶Si單晶8英寸英寸（200mm）已實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)生產12英寸英寸（300mm）2005年全球16個工廠18英寸英寸2007年可投入生產27英寸英寸研制正在積極籌劃目前硅基材料研究的主流：目前硅基材料研究的主流：GeSi/Si應變層超晶格材料應變層超晶格材料 新一代移新一代移動通信。動通信。硅基應變異質結構材料硅基應變異質結構材料Si/GeSi MOSFET 的最高截止頻率已達的最

4、高截止頻率已達200GHz，噪音在，噪音在10GHz下為下為0.9dB，其，其性能可與性能可與GaAs器件相媲美。器件相媲美?；诨?低維新型半導體材料低維新型半導體材料 人工構造（通過能帶工程實施）人工構造（通過能帶工程實施） 新一代量子器件的基礎新一代量子器件的基礎非線性光學效應非線性光學效應量子尺寸效應量子尺寸效應量子干涉效應量子干涉效應量子隧穿效應量子隧穿效應 高頻大功率、耐高溫、抗輻射半導體微電子高頻大功率、耐高溫、抗輻射半導體微電子 器件和電路的理想材料器件和電路的理想材料 通信、汽車、航空、航天、石油開采及國防通信、汽車、航空、航天、石油開采及國防SiC、GaN 和金剛石薄膜等材料的特點和金剛石薄膜等材