文档介绍：复旦大学微电子研究院
包宗明
******@fudan.
半导体物理、器件和工艺导论(第一部分)半导体物理和半导体器件物理
本课程的目的
为后继课程的学习打基础;
提高工作中分析问题和解决问题的能力;
提高今后工作中继续学习和研究的能力。
主要参考书:
《双极型与MOS半导体器件原理》黄均鼐汤庭鳌编著
其他参考书:
1、《半导体物理学》刘恩科国防工业出版社(1994)
2、, <Semiconductor-Device Electronics>
(《半导体器件电子学》吕长志等译,电子工业出版社2005年2月出版)
3、Robert F. Pierret <Semiconductor Device Fundamental>
(《半导体器件基础》黄如等译,电子工业出版社2004年11月出版)
要求
这门课程是本科三门课程的集合,本科课堂教学约200学时,而且学习难度比较大,和后继课程关系密切,你们必须努力学习。
本课程学习范围限于课堂内容。参考书中相关的内容自己选择阅读。
不无故缺课。
认真听课(记笔记)。
认真复或ppt,看参考书相关内容)。
认真整理重点内容。
认真做习题。
半导体物理和半导体器件物理
半导体中的电子状态
平衡态电子统计分布
电导率和迁移率
非平衡载流子
结
MOSC-V
BJT(双极型晶体管)
MOSFET(MOS晶体管)
单晶半导体
单晶:原子在空间按一定的规律周期性排列。
金刚石、硅、砷化镓等大部分半导体是两个面心立方晶格的套移。后者两个格子是由异种原子组成。
晶列指数-晶向指数
任何两个原子之间的连线在空间有许多与它相同的平行线。
一族平行线所指的方向用晶列指数表示
晶列指数是按晶列矢量在坐标轴上的投影的比例取互质数
[111]、[100]、[110]
晶面指数(密勒指数)
任何三个原子组成的晶面在空间有许多和它相同的平行晶面
一族平行晶面用晶面指数来表示
它是按晶面在坐标轴上的截距的倒数的比例取互质数
(111)、(100)、(110)
相同指数的晶面和晶列互相垂直。
单晶、多晶和非晶。
第一章半导体中的电子状态
半导体中的电子可能处在哪些能量状态
处在不同能量状态的电子的行为不同。
引入有效质量就可以用经典力学的方法处理半导体中电子的运动规律,有效质量和能带结构有关。
晶体中能带底的电子在外电场作用下表现为正质量,能带顶的电子表现为负质量。
接近填满的能带中电子运动的总效果可以用虚拟的粒子‘空穴’来描述。
自由电子的粒子性和波
h是普朗克常数
k称为波矢,是一个矢量,代表波传播的方向。
原子中电子的运动状态
Schrödinger 方程
波函数:
自旋量子数
磁量子数
角量子数
主量子数
E1
E2
E3
势函数:
拉普拉斯算符:
能量: