1固体晶格结构全解

课程主要内容固体晶格构造：第一章量子力学：其次章~第三章半导体物理：第四章~第六章半导体器件：第七章~第十三章1绪论什么是半导体按固体的导电力气区分，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ρ(Ωcm)＜10-310-3～109＞1092绪论半导体具有一些重要特性，主要包括：温度上升使半导体导电力气增加，电阻率下降如室温四周的纯硅(Si)，温度每增加8℃，电阻率相应地降低50%左右微量杂质含量可以显著转变半导体的导电力气以纯硅中每100万个硅原子掺进一个Ⅴ族杂质〔比方磷〕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214,000Ωcm降至0.2Ωcm以下适当波长的光照可以转变半导体的导电力气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MΩ，当受光照后电阻值可以下降为几十KΩ此外，半导体的导电力气还随电场、磁场等的作用而转变31.1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〕41.2固体类型半导体的晶体构造一、晶体的根本学问长期以来将固体分为：晶体和非晶体。晶体的根本特点：具有确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〕是按确定的方式有规章的排列而成－－长程有序。〔如Si，Ge，GaAs〕51.2固体类型半导体的晶体构造晶体又可分为：单晶和多晶。单晶：指整个晶体主要由原子(或离子)的一种规章排列方式所贯穿。常用的半导体材料锗(Ge)、硅(Si)、砷化镓(GaAs)都是单晶。多晶：是由大量的微小单晶体〔晶粒〕随机积存成的整块材料，如各种金属材料和电子陶瓷材料。〔晶界分别〕61.2固体类型半导体的晶体构造非晶〔体〕的根本特点：无规章的外形和固定的熔点，内部构造也不存在长程有序，但在假设干原子间距内的较小范围内存在构造上的有序排列——短程有序〔如非晶硅：a-Si〕

71.2固体类型半导体的晶体构造非晶体〔无定型〕多晶单晶81.3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，组成晶体的原子(或离子)的重心位置称为格点，格点的总体称为点阵。91.3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局部〔根本单元，可以不同〕101.3空间晶格晶胞和原胞2、原胞＿可以形成晶体的最小的晶胞广义三维晶胞的表示方法：晶胞和晶格的关系111.3空间晶格1.3.2根本晶体构造简立方sc体心立方bcc面心立方fcc原子体密度121.3空间晶格晶面与密勒指数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)131.3空间晶格晶面与密勒指数简立方晶体的三种晶面(100)

(110)

(111)

141.3空间晶格晶面与密勒指数体心立方构造(110)晶面及所截的原子原子面密度151.3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[hkl]161.3空间晶格1.3.4金刚石构造金刚石构造171.3空间晶格金刚石构造四周体构造181.3空间晶格金刚石构造金刚石晶格191.3空间晶格金刚石构造闪锌矿构造〔GaAs〕不同原子构成的四周体201.3空间晶格金刚石构造211.4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〕221.4原子价键硅原子和硅晶体231.5固体中的缺陷和杂质晶格振动点缺陷〔空位和填隙〕线缺陷241.5固体中的缺陷和杂质替位式杂质填隙式杂质251.5固体中的缺陷和杂质掺杂为了转变半导体的导电性而向其中参与杂质的技术．高温集中１０００度离子注入50kev损伤与退火261.6半导体材料的生长直拉单晶法〔Czochra