《固体晶格结构课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《固体晶格结构课件（28页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、课程主要内容固体晶格固体晶格结构：第一章构：第一章量子力学：第二章量子力学：第二章第三章第三章半半导体物理：第四章体物理：第四章第六章第六章半半导体器件：第七章体器件：第七章第十三章第十三章1固体晶格结构绪论n什么是半什么是半导体体按固体的导电能力区分，可以区分为导体、半导体和绝缘体表1.1导体、半导体和绝缘体的电阻率范围材料导体半导体绝缘体电阻率(cm) 10-310-31091092固体晶格结构绪论半导体具有一些重要特性，主要包括：温度升高使半温度升高使半导体体导电能力增能力增强，电阻率下降阻率下降如室温附近的纯硅(Si)，温度每增加8，电阻率相应地降低50%左右微量微量杂质含量可以含量可
2、以显著改著改变半半导体的体的导电能力能力以纯硅中每100万个硅原子掺进一个族杂质（比如磷）为例，这时硅的纯度仍高达99.9999%，但电阻率在室温下却由大约214,000cm降至0.2cm以下适当波适当波长的光照可以改的光照可以改变半半导体的体的导电能力能力如在绝缘衬底上制备的硫化镉(CdS)薄膜，无光照时的电阻为几十M，当受光照后电阻值可以下降为几十K此外，半此外，半导体的体的导电能力能力还随随电场、磁、磁场等的作用而改等的作用而改变3固体晶格结构1.1半导体材料元素半导体（Si、Ge）化合物半导体（双元素，三元素等）4固体晶格结构1.2固体类型半导体的晶体结构一、晶体的基本知一、晶体的基本
3、知识长期以来将固体分为：晶体和非晶体。晶体和非晶体。晶体的基本特点：晶体的基本特点：具有一定的外形和固定的熔点，组成晶体的原子（或离子）在较大的范围内（至少是微米量级）是按一定的方式有规则的排列而成长程有序。（如Si，Ge，GaAs）5固体晶格结构1.2固体类型半导体的晶体结构晶体又可分为：单晶和多晶。晶和多晶。单晶：晶：指整个晶体主要由原子(或离子)的一种规则排列方式所贯穿。常用的半导体材料锗(Ge)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)都是单晶。多晶：多晶：是由大量的微小单晶体（晶粒）随机堆积成的整块材料，如各种金属材料和电子陶瓷材料。（晶界分离）6固体晶格结构1.2固体类型半导体的晶体结构非晶
4、（体）的基本特点：非晶（体）的基本特点：无规则的外形和固定的熔点，内部结构也不存在长程有序，但在若干原子间距内的较小范围内存在结构上的有序排列短程有序（如非晶硅：a-Si）7固体晶格结构1.2固体类型半导体的晶体结构非晶体（无定型）多晶单晶8固体晶格结构1.3空间晶格 晶体是由原子周期性重复排列构成的，整个晶体就像网格，称为晶格晶格，组成晶体的原子(或离子)的重心位置称为格点格点，格点的总体称为点点阵。9固体晶格结构1.3空间晶格1.3.1晶胞和原胞1、晶胞可以复制成整个晶体的一小部分（基本单元，可以不同）10固体晶格结构1.3空间晶格晶胞和原胞n2、原胞可以形成晶体的最小的晶胞广义三维晶胞的
5、表示方法：晶胞和晶格的关系11固体晶格结构1.3空间晶格1.3.2基本晶体结构简立方sc体心立方bcc面心立方fccn原子体密度12固体晶格结构1.3空间晶格1.3.3晶面与密勒指数1、晶面表示方法：(1)平面截距：3，2，1(2)平面截距的倒数：1/3，1/2，1(3)倒数乘以最小公分母：2，3，6平面用(236)标记，这些整数称为密勒指数。晶面可用密勒指数（截距的倒数）来表示：(hkl)13固体晶格结构1.3空间晶格晶面与密勒指数简立方晶体的三种晶面(100)(110)(111)14固体晶格结构1.3空间晶格晶面与密勒指数体心立方结构(110)晶面及所截的原子n原子面密度15固体晶格结构1
6、.3空间晶格晶面与密勒指数2、晶向通过晶体中原子中心的不同方向的原子列hkl16固体晶格结构1.3空间晶格1.3.4金刚石结构金刚石结构17固体晶格结构1.3空间晶格金刚石结构四面体结构18固体晶格结构1.3空间晶格金刚石结构金刚石晶格19固体晶格结构1.3空间晶格金刚石结构闪锌矿结构（GaAs）不同原子构成的四面体20固体晶格结构1.3空间晶格金刚石结构21固体晶格结构1.4原子价键离子键（NaCl库仑力）共价键(H2共用电子对)金属键(Na电子海洋)范德华键（弱HF电偶极子存在分子或分子内非健结合的力）22固体晶格结构1.4原子价键硅原子和硅晶体23固体晶格结构1.5固体中的缺陷和杂质晶格振动点缺陷（空位和填隙）线缺陷24固体晶格结构1.5固体中的缺陷和杂质替位式杂质填隙式杂质25固体晶格结构1.5固体中的缺陷和杂质掺杂为了改变半导体的导电性而向其中加入杂质的技术高温扩散度离子注入50kev损伤与退火26固体晶格结构1.6半导体材料的生长直拉单晶法（Czochralski方法）n外延生长：在单晶衬底表面生长一层薄单晶的工艺27固体晶格结构1.7小结常用半导体材料晶格结构、晶胞、原胞硅的金刚石结构晶面、晶向的描述（密勒指数）半导体中的缺陷原子体密度，原子面密度的计算28固体晶格结构
