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半導(dǎo)體的形狀多種多樣,例如從單晶“鑄錠”切出的薄片是在多少?gòu)?fù)雜的化學(xué)或物理過(guò)程中堆積在適當(dāng)?shù)年惲猩系膯尉П∧ぁ⒉Aн@樣的元素、通常堆積在玻璃上的多晶或玻璃這樣的薄膜。在許多應(yīng)用中,重要的工藝之一是生長(zhǎng)高質(zhì)量的塊狀材料單晶,直接用于功能器件,或作為襯底生長(zhǎng)外延薄膜。
因此,通常從坩堝中熔化的半導(dǎo)體中進(jìn)行晶體生長(zhǎng),與煉鋼工藝相同,該技術(shù)也需要觀察環(huán)境氣氛并加以注意。但是,對(duì)半導(dǎo)體制劑純度的要求更加嚴(yán)格,鋼中雜質(zhì)的密度通??刂圃?%,而典型的半導(dǎo)體則受到十億分之一的雜質(zhì)的影響。另一個(gè)關(guān)鍵是晶體的完美性,這要求晶體的生長(zhǎng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)大多數(shù)冶金應(yīng)用。一般來(lái)說(shuō),雖然金屬和半導(dǎo)體材料技術(shù)在質(zhì)量上是相似的,但它們的定量差異非常困難。
半導(dǎo)體知多少,我所了解的半導(dǎo)體
這些材料對(duì)我們的生活非常重要,當(dāng)我們介紹它們時(shí),我們可以談?wù)撍鼈兊男再|(zhì)。究竟什么是半導(dǎo)體?字典的一般定義是,半導(dǎo)體是金屬與絕緣體之間具有導(dǎo)電性的材料。這是個(gè)方便的起點(diǎn),但是,首先將上述定義定量化。
在許多金屬的情況下,是良好的導(dǎo)電體,電阻率的級(jí)數(shù)為10-7~10-8Ω▪m,另一端是絕緣材料,例如氧化物薄膜、云母、玻璃、塑料等,電阻率在1010和1014Ω▪m之間。金屬和絕緣體之間電阻率的大變化范圍本身引人注目,但我們比現(xiàn)在更感興趣的是。典型的半導(dǎo)體位于什么范圍。他們復(fù)蓋很廣的范圍。例如,硅的典型電阻率為10-6~102Ω▪m,“半絕緣”砷化鎵的電阻率接近107Ω▪m,該范圍進(jìn)一步提高了5級(jí)。
顯然,適用于半導(dǎo)體的值確實(shí)在金屬和絕緣體之間,但最引人注目的觀察是半導(dǎo)體本身的電阻率變化很大(大約13個(gè)數(shù)量級(jí)?。茈y把它當(dāng)做判定材料的適當(dāng)參數(shù)。如果你想知道這些數(shù)字的真正含義,你需要解釋電阻率的起源,所以你必須利用從20世紀(jì)20年代末和30年代初開(kāi)始的固體能帶理論,這是我們理解半導(dǎo)體及其與金屬和絕緣體的關(guān)系的基礎(chǔ)。