Навигация
Полупроводниковые материалы
35637
знаков
4
таблицы
12
изображений
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Факультет: Электронной техники
| Кафедра: Микроэлектроники, электронных приборов и устройств |
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ (РАБОТА)
"Полупроводниковые материалы"
Харьков 2007
Содержание
Введение
1. Температурные зависимости концентрации, подвижностей носителей
заряда собственных и примесных полупроводников
1.1 Температурные зависимости концентрации в собственном полупроводнике
1.2 Температурные зависимости концентрации в донорном полупроводнике
1.3 Температурная зависимость подвижности носителей заряда
2. Полупроводниковые материалы Si и Ge
2.1 Основные сведения о кристаллическом строении
2.2 Получение и выращивание монокристаллов
2.3 Метод Чохральского и метод зонной плавки
2.4 Основные физико-химические и электрофизические свойства
2.5 Осаждение эпитаксиальных слоев кремния
2.6 Применение в полупроводниковых приборах и ИС
3. Методы контроля параметров полупроводниковых материалов: проводимости, концентрации, подвижности, ширины запрещенной зоны
3.1 Проводимость полупроводников
3.1.1 Преимущества и недостатки методов исследования проводимости полупроводников
3.2 Определение подвижности
3.2.1 Факторы, определяющие подвижность
3.3 Концентрация собственных носителей
Вывод
Список использованной литературы
Введение
Современный научно-технический прогресс неразрывно связан с разработкой и освоением новых материалов, в частности полупроводниковых. Именно материалы стали ключевым звеном, определяющим успех многих инженерных решений при создании сложнейшей электронной аппаратуры. Практика постоянно предъявляет все более жестокие и разнообразные требования к свойствам и сочетанию свойств у материалов, поэтому растет их количество и номенклатура. В настоящее время число наименований материалов, применяемых в электронной технике для различных целей, составляет несколько тысяч, значительную часть которых составляют полупроводниковые материалы.
К полупроводникам относится большое количество веществ с электронной электропроводностью, удельное сопротивление которых при нормальной температуре находится между значениями удельного сопротивления проводников и диэлектриков. Основной особенностью полупроводников является их способность изменять свои свойства под влиянием различных внешних воздействий (изменение температуры и освещения, приложение электрического и магнитного полей, внешнего давления и т.д.). Свойства полупроводников очень сильно зависят от содержания примесей, при введении которых изменяется не только значение проводимости, но и характер ее температурной зависимости.
Особенно бурное развитие переживает полупроводниковая электроника в последние четыре десятилетия. Массовое применение полупроводников вызвало коренное преобразование в радиотехнике, кибернетике, автоматике, телемеханике. Совершенствование полупроводниковой технологии позволило решить задачу микроминиатюризации и интеграции электронной аппаратуры.
1 Температурные зависимости концентрации, подвижностей носителей заряда собственных и примесных полупроводников
1.1 Температурные зависимости концентрации в собственном полупроводнике
В зависимости от степени чистоты полупроводники подразделяют на собственные и примесные. Собственный полупроводник – это полупроводник, в котором можно пренебречь влиянием примеси.
Примесный полупроводник – это полупроводник, электрофизические свойства которого в основном определяется примесями. Примеси, обусловливающие преимущественно электронную проводимость, называют донорами, а дырочную – акцепторами.
В случае Ge и Si примесями первого вида служат элементы V группы (с большей валентностью): As, P, Sb.
В собственном полупроводнике уровень Ферми располагается посередине запрещенной зоны 
. Следовательно 
; 
. (1.1)
Тогда 
. (1.2)
Из полученных выражений следует, что равновесная концентрация носителей заряда в собственных полупроводниках определяется шириной запрещенной зоны и температурой. Для графического изображения температурной зависимости ni выражение (1.1) удобно представить в виде
ln ni=
(1.3)
Произведение 
слабо зависит от температуры. Поэтому зависимость lnni от 
близка к линейной, причем наклон прямой линии характеризует ширину запрещенной зоны полупроводника 
.
Рассмотрим примесный полупроводник.
Рисунок 1.1 – График зависимости ln n от 1/T для примесного полупроводника
В широком диапазоне температур и для различного содержания примесей имеют место температурные зависимости концентрации носителей заряда в полупроводнике n-типа, показанные на рисунке 1.1. Проанализируем его:
а) NД1 – малая концентрация доноров. В области низких температур увеличение концентрации электронов при нагревании полупроводника обусловлено возрастанием степени ионизации доноров (участок 1–4). Каждый ионизированный донор можно рассматривать как центр, захвативший дырку, наклон прямой на участке 1–4 характеризует энергию ионизации примесей.
При дальнейшем повышении температуры при некоторой температуре (точка 4) все электроны с примесных уровней будут переброшены в зону проводимости. При этом вероятность ионизации собственных атомов полупроводника еще очень мала. Поэтому в достаточно широком температурном диапазоне (участок 4–6) концентрация носителей заряда остается постоянной и практически равной концентрации доноров. Этот участок называется областью истощения примесей.
При относительно высоких температурах (участок кривой за точкой 6) происходит переход в область собственной проводимости (перебросы электронов из валентной зоны через запрещенную в зону проводимости).
Крутизна кривой определяется шириной запрещенной зоны.
При повышении NД (NД2>NД1) кривые температурной зависимости смещаются вверх.
Похожие работы
... материалы, но наибольшее распространение получили оксиды металлов переходной группы Д. И. Менделеева [от титана (порядковый номер 22) до меди (порядковый номер 29)]. Основные требования, предъявляемые к полупроводниковым материалам таких термисторов, определяются необходимостью обеспечить широкий диапазон номинальных сопротивлений, различный температурный коэффициент сопротивления, малый разброс ...
... установкой и откачивают выделяющиеся во время расплавления материала газы и летучие соединения. Откачка длится от нескольких минут до нескольких часов в зависимости от времени плавки. Высокую степень чистоты полупроводниковых материалов получают возгонкой или сублимацией. Этот метод основан на способности некоторых твёрдых веществ переходить в парообразное состояние, минуя жидкую фазу, а затем в ...
... по миру. Если в 1900 г. в год получали около 8 тысяч тонн легкого металла, то через сто лет объем его производства достиг 24 миллионов тонн. 2. Металлические проводниковые и полупроводниковые материалы, магнитные материалы 2.1 Классификация электротехнических материалов Электротехнические материалы представляют собой совокупность проводниковых, электроизоляционных, магнитных и ...
... для производства силовых приборов, где в качестве главного требования выступает высокая однородность распределения примесей в кристалле. Метод радиационного легирования также находит все большее применение и для легирования других полупроводниковых материалов. Так, им осуществляют легирование Ge галлием и мышьяком, InSb оловом, GaAs германием и селеном и т. д. 2. Легирование объемных ...
0 комментариев