半导体材料学习笔记
目錄
第一章緒論
第二章半導體材料簡介
第三章 ?半導體材料制備理論基礎
第四章 ?半導體材料制備技術
第五章 ?半導體材料的測試分析
第一章緒論
1.摩爾定律，半導體材料定義；
答：Moore’s Law：當價格不變時，集成電路上可容納的晶體管數目，約每隔18個月便會增加一倍，性能也將提升一倍。
半導體材料：定義一：依據材料導電能力的高低來區分導體、半導體、絕緣體，把電阻率介于金屬和絕緣體之間的材料定義為半導體。
定義二：在絕對零度無任何導電能力；但其導電性隨溫度升高呈總體上升趨勢，且對光照等外部條件和材料的純度與結構完整性等內部條件十分敏感。
2.半導體材料的分類；
3.半導體材料的電學特性參數。
?第二章半導體材料簡介
1.金剛石、C60、碳納米管的性質、用途; 石墨烯的特性；鍺、硅的性質、應用；
答：① 金剛石?
? 自然界硬度最高、最耐磨的材料；
? 間接禁帶；
? 可見光折射率高、吸收系數低；
? 純凈的金剛石化學性質穩定，耐酸、堿腐蝕，高溫下也不與濃氫氟酸、硝酸等反應。可在碳酸鈉、硝酸鈉、硝酸鉀的熔體中被腐蝕；
? 純凈金剛石電阻率很高，摻雜后可降低。
? 禁帶寬：5.5eV，是硅的5倍
? 熱導率高：24W/（cm.K），是硅的16倍
? 臨界擊穿電場強度高：10MV/cm，是硅的33倍
? 載流子飽和速度大:，是硅的2.32倍
? 相對介電常數低：5.5 ，是硅的0.47倍
用途：目前常作為GaN、Ga2O3器件及電路的熱沉使用
② C60基本特性：
a) 直接躍遷型
b) 禁帶較寬，Eg在1.7～2.3eV
c) PL實驗表明C60薄膜有一定強度的室溫光熒光；
d) 通過選擇摻雜改變其能帶結構，可進一步改善其發光特性；
e) 摻有一定量鉀或銣等堿金屬原子的C60具有超導性質；
f) 常溫高壓下能發生向金剛石轉變的結構相變。
C60的應用：
? 光電池、光探測、光通信等（直接禁帶，Eg = 1.7～2.3eV）
? 發光與顯示（室溫光熒光，直接禁帶）
? 超導應用（摻鉀或銣有超導性質）
? 用于制備金剛石（能向金剛石結構發生相變）
③ 碳納米管（CNT） ：
呈半導體特性的CNT結構：
?螺旋矢量參數n-m=3K時呈半導體特性；
?n-m≠3K時呈金屬特性
CNT的基本性質：
? 碳納米管具有良好的力學性能，抗拉強度是鋼的100倍,密度卻只有鋼的1/6，硬度與金剛石相當，卻擁有良好的柔韌性。
? 碳納米管具有良好的傳熱性能，具有非常大的長徑比，沿著長度方向的熱交換性能很高，垂直方向的熱交換性能較低，通過合適的取向，可以合成高各向異性的熱傳導材料。
? 碳納米管具有良好的導電性能。化學鍵完整，圓柱形結構可克服邊界散射，導電自由通道長。金屬性的單壁碳納米管能夠承受電流密度超過109A/cm2。
CNT的應用：?
?? 因碳納米管可制作PN結，故可用來制造二極管、晶體管等電子器件；
?? 具有納米尺度曲率半徑的尖端，能在很低電壓下發射出大量電子，具 有良好的場致發射性能，是場發射平板顯示器、氣體放電燈和熒光燈、X-射線管和微波發生器等器件的理想陰極材料；
?? 具有很高的比表面積（單位質量物質的表面積）和良好的導電性，是制造超級電容器的理想材料；
?? 生物相容性優，能夠通過蛋白質功能基團修飾實現生物傳感與檢測。
④ 石墨烯特性：
? 電學方面： 導電性能優異，電導率可與銅媲美。遷移率約為硅中電子遷移率的100 倍；
? 力學方面: 石墨烯強度高,理想石墨烯的強度約為普通鋼的100 倍，是金屬薄膜材料中最軟的一種，重量輕。
? 光學方面： 單層石墨烯可吸收2. 3% 的可見光和紅外光, 且與波長無關，高度透明特性。
? 熱學方面： 石墨烯的熱導率是室溫下銅的熱導率的10倍多。
? 具有超高比表面積。
? 優異的吸附材料
石墨烯的應用：
? 代替硅生產超級計算機。成為下一代超高頻率晶體管的基礎材料而廣泛應用于高性能集成電路和新型納米電子器件中，構成的全碳電路；
? 光子傳感器；
? 太陽能電池和液晶顯示屏；
? 超級電容器。
硅：
? 能夠直接氧化生成SiO2
? 有效地掩蔽大多數雜質的擴散，使器件的幾何 圖形得到精確的控制。
? 解決表面的鈍化問題，易使器件 特性獲得良好的重復性和穩定性。
? 高質量MOS結構
應用：?n
單晶硅：集成電路、分立器件、太陽能電池；
多晶硅：太陽能電池；薄膜晶體管；MOSFET柵極等; n
非晶硅：柔性太陽能電池；薄膜晶體管等。
鍺：
鍺的μ高（3900；1800）且在某些重摻情況下對紅外高度敏感（0.66），
在高頻小功率晶體管以及中、 遠紅外探測器和遙測溫度計等方面維持著有限的應用。工作在3～5微米和8～14微米波段的摻金鍺光電二極管和摻Hg鍺光電二極管。 Ge的最新應用－Si1-xGex
2.SiC的特性、用途；
特性：1）熱導率高；2）能直接生長二氧化硅層；
3）常溫下SiC存在雜質不完全離化現象；4）無法使用擴散工藝實現摻雜。
電力電子器件（功率半導體器件）、高溫集成電路、日盲探測器、抗輻照器件等。4H-SiC最適合制造電力電子器件與高溫集成電路。
3.III-V族化合物半導體的結構特點、性質、應用；砷化鎵材料的特點、應用；具有負微分遷移率效應半導體材料的特點；
隨著原子序數的減小：
禁帶寬度呈增大趨勢,相對介電常數呈縮小趨勢，熔點整體呈上升趨勢，熱導率呈增大趨勢。
規律內因：兩種元素的電負性差越大，離子鍵成分比例越高，晶體極性越強。
砷化鎵（GaAs）??
結構：閃鋅礦結構
特性：
? 直接帶隙，禁帶寬度 Eg = 1.43 eV
? 臨界擊穿電場強度 Ec = 4×105 V/cm
? 相對介電常數 ?r = 13.1
? 載流子遷移率 μn=8500cm2/(V·s)?μp=350cm2/(V·s)
? 飽和電子漂移速度 2.1×107 cm/s
? 負微分遷移率效應
應用：
? 微波集成電路
? 射頻器件
? 光電子器件（光電導開關, 激光器,太陽電池）
? 耿氏二極管
負微分遷移率效應能帶結構的三個特征：
1）存在導帶電子的子能谷；
2）子能谷與主能谷的能量差小于禁帶寬度而遠大于kT； u
3）電子在子能谷中的有效質量大于在主能谷中的有效質量，因而子能谷底的有效態密度較高，遷移率較低。
4、GaP LED的發光機制；銻化鎵（GaSb）的性質與用途；砷化硼（BAs）的性質與用途；
（1）GaP通過輻射復合中心實現波長發光
?
（2）銻化鎵（GaSb）
特性：
? 直接帶隙
? 禁帶寬度 Eg = 0.72 eV
? 相對介電常數 ?r = 15.69
? 載流子遷移率 μn=9500cm2/(V·s) μp=1624cm2/(V·s)
? 熱導率 0.36 W·cm-1·K-1
? 熔點 712℃
? 飽和電子漂移速度 3.3×107 cm/s
應用：
? 紅外探測器（禁帶寬度窄）
? 太陽能電池（對紅外波段敏感 800-2000nm） ? 射頻器件（高遷移率）
（3）砷化硼（BAs）
特性：
? 間接帶隙
? 禁帶寬度 Eg = 2.02eV
? 熱導率 13W·cm-1·K-1
? 熔點 2027℃
應用：
? 功率器件與集成電路良好的熱沉
? 是金剛石材料的潛在競爭對手
5、III-N化合物的性質、規律、應用；
1）氮化鎵（GaN）
GaN兼得了SiC材料大功率與GaAs材料高頻的性能優勢,極化效應：自發極化、壓電極化。
應用：
? 射頻：5G?基站、雷達——GaN 射頻器件大有可為
? 光電子：GaN 低功耗、高發光效率為 LED、紫外激光器助力
? 電力電子：GaN 推動快充、汽車電子進入小體積、高效率時代
2）氮化鋁（AlN）?
特性（α相）
? 直接帶隙
? 禁帶寬度 Eg =6.2eV
? 相對介電常數 ?r =8.5
? 熱導率3.2W·cm-1·K-1
? 熔點3214℃
3）氮化硼（BN）
特性 (cBN)：
? 禁帶寬度 Eg = 6.4eV
? 相對介電常數 ?r = 7.1
? 熱導率7.6W·cm-1·K-1
? 熔點2923℃ cBN單晶
應用：
? 良好的熱沉材料
? 功率半導體器件
? 光電子器件
6.II-VI族化合物半導體的結構和特點，CdS、CdTe的特點及應用；
ZnS、CdS、HgS、 ZnSe、CdSe、 ZnTe、CdTe
? 閃鋅礦、纖鋅礦
? 全部為直接帶隙
? 禁帶寬度均較寬
? 存在自補償效應
HgSe、 HgTe
? 室溫下Eg≤0,半金屬
? 只有閃鋅礦結構
CdTe:有穩定P型
自補償效應：伴隨摻雜而產生與摻入雜質互為補償的電活性缺陷（空位），從而
使摻雜無效的效應。
減弱自補償效應的途徑：
(1) 在晶體制備過程中對形成能低的空位
元素加以控制
(2) 添加第三種元素以改變系統相圖
(3) 采用離子注入法進行摻雜。
CdS、CdTe：
特點：1）光電導靈敏度較高
2）Eg＝1.5eV；直接躍遷型
3） CdTe吸收系數a大：1μm厚-吸收率99%
4） II-VI中唯一的雙極性
7.氧化物半導體的特點；ZnO的性質與用途；Ga2O3的性質與用途；
氧化物半導體：
? 金屬與氧原子電負性差影響離子鍵與共價鍵比例
? 氧化物半導體大多屬寬禁帶半導體
1）氧化鋅ZnO
特性：（纖鋅礦）
? 直接帶隙
? 禁帶寬度 Eg = 3.37eV
? 相對介電常數 ?r = 9.1
? 載流子遷移率 μn= 125 cm2/(V·s)
? 飽和電子漂移速度 2.7×107 cm/s
? 熱導率 0.54 W·cm-1·K-1
? 缺陷能級輻射復合（紅、黃、綠、紫）
? 極化效應,?2DEG（MgZnO/ZnO異質結構）
應用：
? 透明導電薄膜
? LED、LD
? 紫外探測器
? 太陽能電池
? 傳感器
? 電子器件（TFT、SBD）（壓電、機電耦合、電聲）（IZO、ZTO、AZO）
2）氧化鎵Ga2O3
特性（β-Ga2O3）：?
? 直接帶隙，禁帶寬度 Eg = 4.9eV
? 臨界擊穿電場強度 Ec=8 MV/cm
? 相對介電常數 ?r = 10
? 載流子遷移率 μn= 300cm2/(V·s)
? 飽和電子漂移速度 2.0×107 cm/s
? 熱導率 0.27W·cm-1·K-1
? 熔點1740℃ ? 極化效應,可形成二維電子氣（2DEG）
與主流半導體材料比較：
? 禁帶寬度大，屬于超寬帶半導體????高溫
? 臨界擊穿電場強度高，26倍于硅，3倍于4H-SiC????高壓
? 電子遷移率低，但可以形成2DEG?????高速、低阻
? 熱導率低?????散熱差、需要熱沉
應用：
? 大功率電力電子器件??MESFET、 MOSFET、SBD、
? 日盲光電探測器（253nm）?日盲區240nm~290nm單晶、薄膜納米結構等
? 氣敏傳感器??還原性氣體/氧氣
? LED、透明電極、能源催化等
8.寬禁帶半導體材料的種類和特性；
ZnO,SiC,GaN,SiC
禁帶寬適合作高溫器件。
9.有機半導體的能隙、摻雜原理、性質、應用；
最高占據分子軌道
?HOMO能級—填充軌道中能量最高的能級
（EHOMO相當于EV）
最低空置分子軌道
?LUMO能級—空置軌道中能量最低的能級
（ELUMO相當于EC）
能隙—LUMO能級與HOMO能級之間的能量差
10.非晶半導體的結構特點；非晶半導體的摻雜；非晶半導體與結晶半導體在光學性質方面的區別；
（1）長程無序，短程有序
（2）以施主為例：
晶體：雜質電離后直接向導帶底釋放一個自由電子
非晶：雜質電離后電子首先填充隙態中的能級
當隙態密度較低時，適當濃度的施主即可改變隙態的電子填充水平，費米能級的位置上升，Ec-EF降低；
當隙態密度很高時，高濃度的施主也難以改變隙態的電子填充水平，費米能級被“釘扎”在隙態中央。
（3）非晶半導體光學性質
? 電子跨越隙態時的躍遷沒有直接躍遷和間接躍遷的區別
? 電子躍遷時不再遵守動量守恒的選擇定則
? 非晶結構上的無序使非晶半導體中的電子沒有確定的波矢
? 在討論非晶光電子學問題時：光能隙＝禁帶
? 光吸收邊并不全等于遷移率邊
非晶半導體與電子躍遷有關的光吸收譜具有明顯的三段特征。
（1）近紅外區A的低能吸收－非本征吸收
特點:?由于A區電子態都是低密度狀態，所以吸收系數α較低。α隨光子能量的變化比較平緩.
（2）指數型吸收區B－本征吸收
特點:α隨光子能量的增大而指數上升 （3）區間C－本征吸收 ,?特點: 吸收系數α較大，α隨光子能量的變化類似冪函數
11.缺陷工程、雜質工程、能帶工程的內容；
缺陷工程：控制和利用半導體材料中的雜質和缺陷的技術。
雜質工程:?通過對雜質及其濃度在半導體中空間分布的有效控制來實現對半導體特性（載流子濃度、遷移率、少子壽命等）的精確控制。
能帶工程：通過固溶體技術和超晶格技術對半導體材料的能帶結構進行合理“剪裁”，從而滿足器件的需要。
12.半導體固溶體的定義與基本特征；
定義:由兩種或兩種以上同一類型的半導體材料組成的合金，稱為半導體固溶體。
基本特征:
? 固溶體的物理性質隨組份比的變化而連續變化
? 晶格常數a服從Vegard(維加德)定律，即對由A、B兩種材料互溶而成的固溶體，晶格常數為：
?對由A、B、C三種材料互溶而成的固溶體AxByC1-x-y，Vegard定律變為:
? 對常見的二元系固溶體和由兩種化合物構成的三元系固溶體，由其能谷決定的直接能隙Eg一般可用組分比x表示為：
13.多量子阱與超晶格結構的區別；
多量子阱：在量子力學中，能夠對電子的運動產生某種約束并使其能量量子化的勢場，即被稱為量子阱。以各自不變的厚度將A、B兩種薄層材料周期性地交替疊合在一起，即連續地重復生長多個量子阱，形成B/A/B/A…結構，且A層厚度dA遠小于B層厚度dB，則該結構稱為多量子阱。
超晶格：將A、B兩種材料以各自不變的厚度周期性地交替疊合在一起而形成半導體超晶格的結構。但超晶格結構中的勢壘層較薄，薄到足以使相鄰勢阱層中電子的波函數能夠相互重疊。這樣，超晶格中電子的運動就不僅受材料晶格周期勢的影響，也同時受到一個沿薄層生長方向Z展開的人工附加周期勢場的影響。
14.硅嬗變摻雜原理；
嬗變摻雜: 利用核反應中的原子嬗變將半導體中的同位素原子嬗變為雜質原子。
? 嬗變：一種化學元素轉化為另一種化學元素的現象。
? 半導體的嬗變摻雜，利用其主體晶格原子對慢中子的俘獲，嬗變為具有施主或受主作用的雜質原子。
? 在同位素原子對中子均勻俘獲的情況下。天然同位素在晶格中的分布總是均勻的，因而嬗變摻雜有可能獲得均勻分布的雜質。
15.少子壽命控制技術；
控制方法：摻雜和輻照
1）摻雜
原理：通過摻雜在禁帶中引入深能級的雜質。
硅工藝中常用的金(Au)或鉑(Pt)，同時存在深受主能級和深施主能級。
缺點：對溫度十分敏感，擴散溫度稍有變化即引起雜質濃度及其分布的變化，導致器件特性明顯改變。
原理：輻照的直接后果是產生空位和填隙原子，起復合中心作用的主
要是點缺陷與雜質的絡合物，或復合型點缺陷(雙空位)。
優點：
(1) 引入的復合中心密度取決于輻照劑量，而輻照劑量可通過粒子束流密
度的調控來精確設定；
(2) 可以通過改變粒子的入射能量來控制復合中心的引入深度，有利于根
據器件特性的需要調整少數載流子壽命的縱向分布；
(3) 輻照既可對芯片進行，也可在封裝完畢并經過初步性能測試之后對器
件進行；而且，輻照效果既可用多次輻照加以累積，也可用退火消除
過量的輻照，因而可以一邊輻照，一邊測試，把復合中心的密度和分
布調整到最佳狀態；
(4) 輻照是一個在低溫下進行的并與環境隔絕的過程，不附帶任何別的損
傷和玷污。
16.制造高亮度LED的半導體材料的基本條件。
① 禁帶寬度與可見光或近紫外光的光子能量相當 ；
② 能帶結構為直接躍遷型；
③ 晶格穩定并具有抗拒無輻射復合中心形成的能力 ；
④ 導電類型可控 ；
⑤ 可生成組分連續可調的固溶體；
⑥ 可按預先設定的能帶結構制成異質結。
第三章 ?半導體材料制備理論基礎
1、相的定義、特征，平衡態和相平衡
定義：物質的存在形式，包括物態（固、液、氣）和晶格結構。
特征：
平衡態：當一個系統的各個熱力學參量在不受外界條件的影響下，不再隨時間而變化，我們就稱這個系統處在平衡狀態下。
相平衡：在一個多相體系中，如果它的各個相關相之間彼此互相轉化的速率都相等，也就是各個物質在每一相中的化學勢都相等，我們就說這個體系處于相平衡狀態。
2.識別無限固溶體、有限固溶體、共晶圖和化合物的相圖中的信息，可以具體的物相點為例說明其冷凝過程中的相變。
3.分凝現象、平衡分凝系數、有效分凝系數的概念。
分凝現象：含雜質的晶體→溶化→籽晶引導→再結晶→固液平衡時雜質在熔體和晶體中的溶解度不同。
含有雜質的晶態物質熔化后再結晶時，當固液兩相處于平衡狀態時，雜質在結晶的固體和未結晶的液（熔）體中濃度或者溶解度不同，這種現象就叫做分凝現象（也叫做偏析現象）
平衡分凝系數:固液兩相平衡,固相溶質平衡濃度CS與熔體中的平衡濃度CL的比值，且不隨溫度變化的分凝系數：
平衡分凝系數是固液兩相平衡條件下理想情況，
即假定：1)界面移動速率f可以忽略不計； 2)熔體中各處溶質濃度都是相同的
實際情況：1)界面移動速率f并不是無限緩慢；2)溶質混合也不十分充分
固－液界面附近的液相雜質濃度并不能決定固相中的雜質濃度。于是，工程實際中只能利用內部均勻熔體的雜質濃度來定義分凝系數，稱為有效分凝系數。
?,?固液界面移動速度為0時，
4.熟悉雜質分凝的規律及硅中B、P、Al、As的分凝系數。
降低f，并輔以外力（例如攪拌熔體）使擴散區縮短可以改善分凝效應。
5.正常凝固雜質分布特點，區熔提純定義。
正常凝固晶體中的雜質分布Cs(x) （直拉）?
定義：將材料全部熔化后，使其從一端向另一端逐步凝固。
雜質分布規律
K=1時,? ?雜質濃度沿晶錠變化不大
K>1時,?? 雜質向錠頭集中
k<1時,?? 雜質向錠尾集中
兩個規律：
1、k＝1時，分布曲線接近水平，雜質濃度沿晶錠變化不大。
2、k偏離1越遠，雜質向晶錠一端集中的趨勢越明顯。
區熔提純:把材料的一小部分熔化,并使熔區從錠條的一端移到另一端。
6.掌握從熔體、溶液、氣相中生長晶體的熱力學條件的推導方法和過程。
晶體生長就是舊相（亞穩相）不斷轉變 成新相（穩定相）的動力學過程，或者講 就是晶核不斷形成，形成的晶核不斷長大 的過程，伴隨這一過程而發生的則是系統 的吉布斯自由能降低。
7.結晶學上晶體生長界面的分類及特點。
分類：
1）固相生長，即物態沒有變化，僅有晶格結構發生變化的相變過程。
2）液相生長，伴隨在液－固相變過程中的結晶過程，包括從溶液和從熔體中生長晶體的正常凝固過程和區熔過程
3）氣相生長，伴隨在氣－固相變過程中的結晶過程，包括晶體薄膜的氣相外延生長過程和利用升華法生長難熔晶體的過程
特點：
1）從有序度較低的相向有序度較高的相轉變
2）自由能較高的狀態向自由能較低的狀態轉變的熵減小過程
8.晶體的外形及形成機理。
晶體的外形：
1、布拉維法則：晶體的最終形態由那些具有最大面密度的晶面決定。換言之，實際晶體常常為面密度最大的晶面所包圍。
2、居里-烏爾夫原理：在平衡條件下，發生液相與固相之間的轉變時，晶體調整其形態使總的表面能為最小。亦即晶體生長的平衡形態應具有最小表面能。
兩個生長規律：
法向生長速率較低的晶面在生長過程中會因橫向擴展較快而迅速長大長寬，
法向生長速率較快的晶面則因橫向擴展較慢而逐漸被擴展快的晶面所淹沒。
?
晶面a原子面密度高而法向生長速率低；晶面b原子面密度較低而法向生長快。?
能量的觀點：晶體的穩定形狀應是表面總能量最低的狀態。因為原子的密排面總是表面自由能最低的晶面，其法向生長速率最低。
晶體生長是一種非平衡狀態，晶體外形對生長因素十分敏感，強烈依賴動力學因素。
第四章 ?半導體材料制備技術
1、布里奇曼法、直拉法、區熔法制備晶體材料的原理、特點。
原理：
晶體生長通常指單晶錠的生長，單晶錠通常在特殊裝置中通過熔體的定向緩慢冷卻獲得。
定向：從一端開始沿固定方向一點一點地逐漸凝固；按籽晶的晶體取向排列 。
布里奇曼法特點：
裝置和方法都比較簡單，典型的正常凝固過程
晶錠截面形狀與石英舟相同
導致舟壁對生長材料的嚴重玷污
存在高密度的晶格缺陷（熱膨脹系數不同，熱應力）
水平布里奇曼法產生的熱應力低于立式（熔體的開放面較大）
直拉法(CZ)特點：
晶體生長過程是在液面之上進行，不受容器的限制，污染減輕。
保溫與坩鍋材料對晶體玷污。
提純效果不明顯；氧、碳含量偏高。
拉制大直徑的單晶體。
克服了應力導致晶體缺陷的缺點。
?
區熔法（FZ）特點：
無坩鍋也無石墨加熱器和碳氈保溫系統，減小污染。
以多晶棒為原料，易與材料的區熔提純結合。
常用于生長純度要求比直拉單晶高的高阻晶體
生長大直徑晶體困難較大（6”） ?
?
2.西門子法制備多晶硅的工藝步驟。
粗硅經過氯化氫處理即可得到三氯氫硅
副反應
抑制副反應
催化劑:用Cu5％的硅合金;并用惰性氣體或氫氣稀釋氯化氫，以及控制適宜的溫度。
西門子法：產量大、質量高、成本低。故應用廣
3.直拉法（CZ）制備硅單晶時選擇摻雜元素需考慮的因素；直拉硅單晶中摻雜的計算（掌握考慮了原料純度、蒸發、坩堝污染、分凝等因素的摻雜量計算方法）；影響直拉單晶徑向和軸向電阻率均勻性的主要因素，能根據硅材料電阻率測試數據為旨在提高均勻性的制備工藝改進提供方案。
選擇摻雜元素需考慮：
1）根據導電類型和電阻率要求選擇摻雜元素
2）根據雜質元素在硅中的溶解度選擇摻雜元素?
3）根據分凝系數選擇摻雜元素
4）根據雜質元素在硅中的擴散系數選擇摻雜元素
5）根據雜質元素的蒸發常數選擇
6）考慮摻雜元素原子半徑的影響，應盡量選用與鍺，硅原子半徑相近的雜質
影響直拉單晶徑向電阻率均勻性的主要因素：固液界面平坦度，小平面效應，攪拌不均勻
影響直拉單晶軸向電阻率均勻性的主要因素：雜質的分凝，蒸發，玷污
4.區熔法和直拉法制備硅單晶的工藝步驟。
直拉法：引晶，細頸，放肩，等徑生長，收尾
區熔法：預熱，溶接，產生起始熔區，縮頸放肩，等徑生長
5.III-V化合物蒸汽壓的特點，離解壓
特點：
（1）液相時III族元素和V族元素可以在任何組分下無限共溶形成均勻的液態溶液。
（2）III?族元素與V族元素原子比例為1：1時，形成一個固液共同組成的化合物，且該化合物在冷卻的過程中組分不變。
（3）只存在三種固相狀態：III族純元素，V族純元素，III-V族化合物（僅當原子比例為1：1或偏離很小時）。
（4）III-V?化合物（除InSb外）熔點均比純元素高。
離解壓：熔點處對應的固液平衡時的飽和蒸汽壓
第五章 ?半導體材料的測試分析
1、半導體單晶材料性能的評價參數有哪些？
（1）晶格結構的完整性：晶向，晶格缺陷識別、密度、分布；絡合物的特征
（2）組分分析：材料的化學組分及配比，摻雜原子性質、濃度及分布，氧碳含量，重金屬雜質等
（3）導電性能：導電類型，電阻率，少子壽命，遷移率，擴散長度，表面復合速度
（4）光學性能：薄膜材料的折射率，吸收系數，光電導特性，發光特性等
2、半導體工業生產中常規檢測的參數有哪些？
晶向、位錯密度、氧碳含量、導電類型、電阻率、少子壽命
3.SEM、TEM、XRD、XPS、SIMS等現代測試技術的用途。
SEM?腐蝕坑的形狀，工藝缺陷，生長條紋，復合中心
TEM 缺陷（位錯，層錯，晶格點陣元素）
XRD?廣泛用于工業生產，醫學影像，地質勘探和材料科學研究中。
XPS?用來進行元素分析、多相研究、化合物結構分析、富集法微量元素分析、元素價態鑒。定等，在催化、金屬腐蝕、粘合、電池和半導體材料與器件等領域得到了極其廣泛的應用。
SIMS?廣泛應用于微電子、材料、化工、生物醫藥領域。
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總結
