于半导体硅而言影响其迁移率的主要因素是什么

2020-11-22 06:41:22 字数 5763 阅读 2797

1楼:胃大人物

迁移率与散射机制有关,对半导体硅来说,最主要的散射机制是声学波散射与杂质离化散射,所以影响其迁移率的主要因素有:掺杂浓度,结晶质量,温度等

2楼:匿名用户

材料的基本性质,温度值,以及杂质的存在!

在半导体物理中电子的迁移率与哪些因素有关

3楼:匿名用户

迁移率和单位载流子的电荷量、载流子的平均自由时间和载流子有效质量有关.迁移率=电荷量乘自由时间除有效质量.平均自由时间是指载流子受晶格两次散射中间的时间,即外电场下自由加速的时间

迁移率的物理意义是什么?它由什么因素决定

4楼:枫林狼

迁移率是单位电场强度下所产生的载流子平均漂移速度。迁移率代表了载流子导电能力的大小,它和载流子(电子或空穴)浓度决定了半导体的电导率。迁移率与载流子的有效质量和散射概率成反比。

载流子的有效质量与材料有关,不同的半导体中电子有不同的有效质量。如硅中电子的有效质量为0.5m0(m0是自由电子质量),砷化镓中电子的有效质量为0.

07m0。空穴分重空穴和轻空穴,它们具有与电子不同的有效质量。半导体中载流子在低温下主要受到缺陷和杂质的散射,高温下主要受到由原子晶格振动产生的声子的散射。

散射越强,迁移率越低。

影响电子迁移率的因素有哪些?

5楼:匿名用户

迁移率主要受材料内部的散射因素影响。其中包括声子散射、杂质散射、缺陷散射等。其中声子散射在高温时影响比较大。

杂质散射随掺杂浓度增加而增加。迁移率和载流子浓度的乘积决定了半导体的导电特性,参杂增加载流子浓度增加,电导率增加,但是当参杂过多时将使迁移率减小,从而使电导率减小。因此利用重参杂的方法可以制备高阻半导体材料。

华南理工半导体物理60考研试卷答案 20

6楼:风一般的爱情

霍尔效应

研究不尽的霍尔效应

美国物理学家霍尔(hall,edwin herbert,1855-1938)于1879年在实验中发现,当电流垂直于外磁场通过导体时,在导体的垂直于磁场和电流方向的两个端面之间会出现电势差,这一现象便是霍尔效应。这个电势差也被叫做霍尔电势差。

霍尔效应此后在测量、自动化、计算机和信息技术等领域得到了广泛的应用,比如测量磁场的高斯计。

在霍尔效应发现约100年后,德国物理学家克利青(klaus von klitzing, 1943-)等在研究极低温度和强磁场中的半导体时发现了量子霍耳效应,这是当代凝聚态物理学令人惊异的进展之一,克利青为此获得了1985年的诺贝尔物理学奖。

之后,美籍华裔物理学家崔琦(daniel chee tsui,1939- )和美国物理学家劳克林(robert b.laughlin,1950-)、施特默(horst l.st rmer,1949-)在更强磁场下研究量子霍尔效应时发现了分数量子霍尔效应,这个发现使人们对量子现象的认识更进一步,他们为此获得了1998年的诺贝尔物理学奖。

最近,复旦校友、斯坦福教授张首晟与母校合作开展了“量子自旋霍尔效应”的研究。“量子自旋霍尔效应”最先由张首晟教授预言,之后被实验证实。这一成果是美国《科学》杂志评出的2007年十大科学进展之一。

如果这一效应在室温下工作,它可能导致新的低功率的“自旋电子学”计算设备的产生。

目前工业上应用的高精度的电压和电流型传感器有很多就是根据霍尔效应制成的,误差精度能达到0.1%以下

我懂得只有这么多,那是高中的

温度对半导体导电特性的影响,我要具体详尽的说明,谢谢!!!注释:强调的是温度

7楼:

拿其电阻率来说,电阻率主要决定于载流子的浓度和迁移率,两者均与杂质浓度和温度有关系。

讨论纯半导体材料是,电阻率主要取决于本证载流子浓度ni,ni随温度升高会急剧增加,室温左右时,每8℃,硅的ni会增加大约一倍,而迁移率只是稍有下降,所以可以认为起电阻率相应的降低了一半左右。对于锗,每增加12℃,ni增加一倍,电阻率下降一半。本征半导体的电阻率随温度增加单调下降。

对于杂质半导体:

温度很低时,本征激发忽略,主要由杂质电离提供载流子,它随温度升高而增加;散射主要由电离杂质决定,迁移率随温度升高增大,所以电阻率下降。

温度继续升高,杂质全部电离,本征激发还不显著时,载流子基本不变,晶格振动是主要影响因素,迁移率随温度升高而降低,所以电阻率随温度升高而增大。

继续升高到本征激发很快增加时,本征激发称为主要影响因素,表现出同本证半导体相同的特征。

8楼:徭音田寄南

搜一下:温度对半导体导电特性的影响,我要具体详尽的说明,谢谢!!!注释:强调的是温度

9楼:史蒂芬鹏鹏

我的地板楼梯的影响还是非常大的。

杂质和缺陷对半导体电性能产生影响的机理是什么

10楼:匿名用户

施主和受主杂质可以提供载流子,增大电导率;非施主和受主杂质往往会产生复合中心,减短非平衡载流子寿命;缺陷一般是产生复合中心。各种杂质和缺陷都对载流子都有散射作用,使迁移率降低,降低电导率。参见“http:

//blog.163.***/xmx028@126/”中的有关说明。

11楼:匿名用户

半导体是硅元素是4介元素 平时不显电性是因为电子数和质子数是同等的且4个介电子相互被相邻的4个介电子束缚 当我们加入杂质如3介电子后因多出一个电子而成为自由电子 自由电子的自由运动就会产生电流 如果你参入的杂质有几万个3介原子 那自由电子的数量可想而知有多少了 自由电子对导体电性能的产生是起决定性作用的 所以有杂质和缺陷就会产生自由电子

半导体材料的特性?

12楼:

半导体材料是室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之

间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电,室温时电阻率一般在10-5~107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大;若掺入活性杂质或用光、射线辐照,可使其电阻率有几个数量级的变化。

此外,半导体材料的导电性对外界条件(如热、光、电、磁等因素)的变化非常敏感,据此可以制造各种敏感元件,用于信息转换。

半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。

非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场)下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度,对于非晶态半导体材料,则没有这一参数。

半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别,更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下,其特性的量值差别。

13楼:泰和数控

常见的半导体材料有硅(si)、锗(ge),化合物半导体,如砷化镓(gaas)等;掺杂或制成其它化合物半导体材料,如硼(b)、磷(p)、锢(in)和锑(sb)等。其中硅是最常用的一种半导体材料。

有以下共同特点:

1.半导体的导电能力介于导体与绝缘体之间

2.半导体受外界光和热的刺激时,其导电能力将会有显著变化。

3.在纯净半导体中,加入微量的杂质,其导电能力会急剧增强

半导体材料的特性:

半导体材料是室温下导电性介于导电材料和绝缘材料之间的一类功能材料。靠电子和空穴两种载流子实现导电,室温时电阻率一般在10-5~107欧·米之间。通常电阻率随温度升高而增大;若掺入活性杂质或用光、射线辐照,可使其电阻率有几个数量级的变化。

1906年制成了碳化硅检波器。

1947年发明晶体管以后,半导体材料作为一个独立的材料领域得到了很大的发展,并成为电子工业和高技术领域中不可缺少的材料。特性和参数半导体材料的导电性对某些微量杂质极敏感。纯度很高的半导体材料称为本征半导体,常温下其电阻率很高,是电的不良导体。

在高纯半导体材料中掺入适当杂质后,由于杂质原子提供导电载流子,使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称n型半导体,靠价带空穴导电的称p型半导体。

不同类型半导体间接触(构成pn结)或半导体与金属接触时,因电子(或空穴)浓度差而产生扩散,在接触处形成位垒,因而这类接触具有单向导电性。利用pn结的单向导电性,可以制成具有不同功能的半导体器件,如二极管、三极管、晶闸管等。

此外,半导体材料的导电性对外界条件(如热、光、电、磁等因素)的变化非常敏感,据此可以制造各种敏感元件,用于信息转换。半导体材料的特性参数有禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁带宽度由半导体的电子态、原子组态决定,反映组成这种材料的原子中价电子从束缚状态激发到自由状态所需的能量。

电阻率、载流子迁移率反映材料的导电能力。非平衡载流子寿命反映半导体材料在外界作用(如光或电场)下内部载流子由非平衡状态向平衡状态过渡的弛豫特性。位错是晶体中最常见的一类缺陷。

位错密度用来衡量半导体单晶材料晶格完整性的程度,对于非晶态半导体材料,则没有这一参数。半导体材料的特性参数不仅能反映半导体材料与其他非半导体材料之间的差别,更重要的是能反映各种半导体材料之间甚至同一种材料在不同情况下,其特性的量值差别。

种类常用的半导体材料分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体是由单一元素制成的半导体材料。主要有硅、锗、硒等,以硅、锗应用最广。

化合物半导体分为二元系、三元系、多元系和有机化合物半导体。二元系化合物半导体有ⅲ-ⅴ族(如砷化镓、磷化镓、磷化铟等)、ⅱ-ⅵ族(如硫化镉、硒化镉、碲化锌、硫化锌等)、ⅳ-ⅵ族(如硫化铅、硒化铅等)、ⅳ-ⅳ族(如碳化硅)化合物。三元系和多元系化合物半导体主要为三元和多元固溶体,如镓铝砷固溶体、镓锗砷磷固溶体等。

有机化合物半导体有萘、蒽、聚丙烯腈等,还处于研究阶段。

此外,还有非晶态和液态半导体材料,这类半导体与晶态半导体的最大区别是不具有严格周期性排列的晶体结构。制备不同的半导体器件对半导体材料有不同的形态要求,包括单晶的切片、磨片、抛光片、薄膜等。半导体材料的不同形态要求对应不同的加工工艺。

常用的半导体材料制备工艺有提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。

所有的半导体材料都需要对原料进行提纯,要求的纯度在6个“9”以上,最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类,一类是不改变材料的化学组成进行提纯,称为物理提纯;另一类是把元素先变成化合物进行提纯,再将提纯后的化合物还原成元素,称为化学提纯。物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯等,使用最多的是区域精制。

化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏等,使用最多的是精馏。

由于每一种方法都有一定的局限性,因此常使用几种提纯方法相结合的工艺流程以获得合格的材料。绝大多数半导体器件是在单晶片或以单晶片为衬底的外延片上作出的。成批量的半导体单晶都是用熔体生长法制成的。

直拉法应用最广,80%的硅单晶、大部分锗单晶和锑化铟单晶是用此法生产的,其中硅单晶的最大直径已达300毫米。在熔体中通入磁场的直拉法称为磁控拉晶法,用此法已生产出高均匀性硅单晶。在坩埚熔体表面加入液体覆盖剂称液封直拉法,用此法拉制砷化镓、磷化镓、磷化铟等分解压较大的单晶。

悬浮区熔法的熔体不与容器接触,用此法生长高纯硅单晶。

水平区熔法用以生产锗单晶。水平定向结晶法主要用于制备砷化镓单晶,而垂直定向结晶法用于制备碲化镉、砷化镓。用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。

在单晶衬底上生长单晶薄膜称为外延。外延的方法有气相、液相、固相、分子束外延等。

工业生产使用的主要是化学气相外延,其次是液相外延。金属有机化合物气相外延和分子束外延则用于制备量子阱及超晶格等微结构。非晶、微晶、多晶薄膜多在玻璃、陶瓷、金属等衬底上用不同类型的化学气相沉积、磁控溅射等方法制成。