Навигация
Загальна характеристика напівпровідникових матеріалів
40780
знаков
0
таблиц
4
изображения
Сумський державний університет
ЕлИТ факультет
Кафедра прикладної фізики
КУРСОВА РОБОТА
з дисципліни
„ТЕХНОЛОГІЧНІ ОСНОВИ ЕЛЕКТРОНІКИ”
Тема роботи: Загальна характеристика напівпровідникових матеріалів
Виконала: ст. гр. ЕП-81
Копил А.М.
Перевірив: Опанасюк Н.М.
Суми – 2010
ЗМІСТ
Вступ
1. Класифікація напівпровідникових матеріалів
1.1 Германій
1.2 Кремній
1.3 Селен
1.4 Карбід кремнію
1.5 Окисні напівпровідники
1.6 Склоподібні напівпровідники
1.7 Органічні напівпровідники
2. Застосування напівпровідникових матеріалів та вимоги до них
3. Електрофізичні властивості
3.1 Зонна структура напівпровідникових сплавів
3.2 Методи виробництва кремній – германієвих сплавів
3.3 Дислокації в місцях концентраційних флуктуацій
Висновки
Література
ВСТУП
Кількість типів напівпровідникових приладів дуже великий і кожний прилад залежно від принципу дії й необхідних електричних параметрів має потребу в напівпровідниковому матеріалі з певними властивостями.
Швидке зростання виробництва й підвищення надійності виробів електронної техніки залежать не тільки від методів їхнього виготовлення й культури, але й у значній мірі від електрофізичних й інших властивостей застосовуваних матеріалів, які в багатьох випадках визначає параметри напівпровідникових приладів й інтегральних мікросхем і впливають на стабільність їхньої роботи в електричних і теплових режимах, а також при тривалому зберіганні.
Технологія промислового виробництва напівпровідникових приладів й інтегральних мікросхем - складний багатоступінчастий процес, що вимагає застосування на кожному етапі великої кількості специфічних матеріалів з певними властивостями. Так, основою для створення цілого ряду виробів електронної техніки став клас матеріалів - напівпровідники, які мають властивості, необхідні для одержання приладів з високими електричними характеристиками.
Напівпровідникові матеріали, які застосовують для виготовлення різних класів приладів і інтегральних схем, повинні відповідати ряду вимог.
При розгортанні виробництва нових електронних приладів на напівпровідниковій основі віддача від інвестицій носить кумулятивний характер: на кожному етапі впровадження нових технологій неможливе без виробничої бази, створеної раніше. Тому має сенс максимально використовувати наявне устаткування, удосконалюючи його під постійно змінні вимоги ринку. Такий підхід дозволяє без величезних разових вкладень працювати на сучасному рівні, його використовують більшість сучасних фірм, таких як Intel, Sony, Toshiba, IBM. Одна із сторін методу – використання матеріалів з новими властивостями, що дозволяють використовувати для своєї обробки широко поширені, налагоджені і такі, що окупили себе технології.
1. КЛАСИФІКАЦІЯ НАПІВПРОВІДНИКОВИХ МАТЕРІАЛІВ
Напівпровідникові матеріали по хімічному складі можна розділити на прості й складні. Простими напівпровідниковими матеріалами є хімічні елементи: бор В, вуглець СО2, германій Ge, кремній Si, селенів So, сірка S, сурма Sb, телур Ті й йод J. Найбільш широке застосування як самостійні напівпровідникові матеріали знайшли тільки три з них: германій, кремній і селенів. Інші використаються як легуючі добавки до германія й кремнію або компонентів складних напівпровідникових матеріалів.
У групу складних напівпровідникових матеріалів входять хімічні сполуки, що володіють напівпровідниковими властивостями й включають у себе два, три або більше елементи, наприклад арсенід галію GaAs, телурид вісмуту Bi2Te3, силіцид цинку й фосфору ZnSi2 і ін. Напівпровідникові матеріали цієї групи, що складаються із двох елементів, називаються бінарними сполуками й так само, як це прийнято в неорганічній хімії, мають найменування того компонента, у якого металеві властивості виражені слабкіше. Так, бінарні сполуки, що містять миш'як, називають арсенідами, сірку - сульфідами, телур-телуридами, вуглець - карбідами.
Тверді розчини напівпровідникових матеріалів позначають символами вхідних у них елементів з індексами, які визначають атомну частку цих елементів у розчині [1].
До складних напівпровідникових матеріалів відносять також тирит, сіліт, ферит, аморфні стекла й ін.
По ступені досконалості решітки всі кристали можна розділити на ідеальні й реальні, а по сполуці — на стехіометричні й нестехіометричні.
Ідеальні — це кристали, кожний атом яких перебуває у положенні, які характеризують мінімумом потенційної енергії, тобто упорядковано розташований як стосовно своїх найближчих сусідніх атомів, так і до атомів усього об'єму кристала. Стехіометричністю прийнято називати пропорційність масової сполуки вхідних елементів атомним масам у хімічній формулі речовини, що утворить даний, кристал. Якщо масова сполука кристалічної речовини пропорційна його хімічній формулі, кристал має стехіометрична сполука. Таким чином, ідеальні кристали по сполуці є стехіометричні.
Більшість напівпровідникових матеріалів являє собою кристалічні тверді речовини з упорядкованою періодичною структурою. При описі різних структур користуються наступними термінами:
- елементарний осередок, що представляє собою найменший об'єм кристалічної речовини у вигляді паралелепіпеда, переміщаючи який уздовж трьох незалежних напрямків, можна одержати кристал;
- постійна решітки, обумовлена як довжина елементарного осередку уздовж однієї з осей;
- кристалографічні осі, що показують напрямки кристала й визначають ребра елементарного осередку.
Розглянемо основні типи кристалічних решіток.
Рисунок 1 - Розташування атомів у простій кубічній решітці [1]
Проста кубічна решітка (рис. 1) складається з атомів, що лежать у вершинах куба. Типовим матеріалом з такою структурою є хлористий цезій, у решітці якого послідовно чергуються позитивні іони цезію й негативні іони хлору.
Гранецентрована кубічна решітка (рис. 2, а) більш складніша, чим проста кубічна, тому що в ній атоми розміщені не тільки у вершинах куба, але й у середині кожної грані. Типовими матеріалами з такою структурою є хлористий натрій (рис. 2, б) і алюміній.
Рисунок 2 - Розташування атомів у гранецентрованій кубічній решітці[1]: а) Загальний вид: 1-хлор; 2-натрій; б) Решітка іонного кристала хлористого натрію
Об’ємноцентрована кубічна решітка складається з атомів, розташованих у кутах і в центрі куба (але не на його гранях). Типовим матеріалом з такою структурою є залізо при нормальній температурі.
Рисунок 3 - Решітка типу алмаза [1]
Крім цих порівняно простих, структур існують більше складні, але також з кубічним елементарним осередком. Найбільш важливої з них є решітка типу алмаза (рис. 3).
Більшість напівпровідникових матеріалів після кристалізації мають решітку типу алмаза. Основну роль у цій решітці грає наявність тетраедричних зв'язків; кожний атом з'єднаний із чотирма найближчими атомами валентними зв'язками. Решітка типу алмаза являє собою модифікацію гранецентрованої кубічної решітки й складається із двох гранецентрованих решіток, зрушених відносно один одного на l/4 діагоналі осередку. У решітці цього типу ребра елементарного осередку не збігаються з напрямками валентних зв'язків[1] .
Похожие работы
... Висновки. Одним з перспективних напрямків сучасної фізики є дослідження поверхні твердого тіла та взаємодії поверхневих електромагнітних хвиль інфрачервоного діапазону з поверхнею та тонкими шарами напівпровідників . При взаємодії світлової хвилі з поверхнею твердого тіла виникає поверхнева електромагнітна хвиля. Квазічастинки, які відповідають цим коливанням, що мають змішаний електромагнітно- ...
... ій зоні. Для тіл, у яких ширина забороненої зони не перевищує 1 еВ, уже при кімнатній температурі в зоні провідності виявляється достатнє число електронів, а у валентній зоні – вакансій, щоб обумовити відносно високу електропровідність. Такі тіла звичайно називають напівпровідниками. Звідси стає ясним, що розподіл твердих тіл другої групи, на діелектрики й напівпровідників є чисто умовним. У ...
... заряджені дефекти впливають також на матричні елементи для переходів між нелокалізованими станами поблизу країв рухливості, створюючи флуктуації потенціалу. РОЗДІЛ 2 ФОТОІНДУКОВАНІ ЗМІНИ ОПТИЧНИХ ПАРАМЕТРІВ ТОНКИХ ШАРІВ НЕКРИСТАЛІЧНИХ ХАЛЬКОГЕНІДІВ 2.1. Структурні одиниці та фізико-хіміні особливості некристалічних халькогенідів Структура склоподібних і аморфних халькогенідів може бути ...
... параметрів при термоциклюванні, а саме ця особливість є принциповою для практичного використання. Перспективними для вирішення проблеми деградації об’ємних матеріалів з ФПМН є склокерамічні матеріали на основі компонента з фазовим переходом метал-напівпровідник. Такі матеріали можна отримати за керамічною технологією. Важливою вимогою до них, окрім стабільної поведінки при термоциклюванні, є ...
0 комментариев