半導體物理學(xué)(學(xué)習半導體物理應有哪些)
1.學(xué)習半導體物理應有哪些基礎知識
需要固體物理的知識：
費米能級（電子的分布） -- 能帶（晶格原子對勢場(chǎng)分布的影響）
最后要弄懂載流子就是空穴和電子
需要統計物理：
玻爾茲曼分布 -- 費米分布
要知道簡(jiǎn)并， 非簡(jiǎn)并時(shí)該用什么分布
剩下的半導體物理全都是簡(jiǎn)單的積分。算來(lái)算去無(wú)非就是算載流子濃度的變化。延伸一下就是電流密度，電容。..
如果你沒(méi)學(xué)過(guò)固體物理，那么第一章直接跳過(guò)。用baidu弄懂費米能級 -- 能帶 -- 空穴 -- 電子這四個(gè)概念。然后從第二章開(kāi)始學(xué)，其實(shí)就是統計積分----不過(guò)，這樣會(huì )很累。
2.自學(xué)半導體物理需要哪些基礎知識,具體來(lái)說(shuō)
離子注入
18，化學(xué)機械平坦化
19，硅片測試
20，淀積
12，金屬化
13，光刻：氣相成底膜到軟烘
14，光刻：對準和曝光
15，光刻：光刻膠顯影和先進(jìn)的光刻技術(shù)
16，刻蝕
171，半導體產(chǎn)業(yè)介紹
2，半導體材料特性
3，器件技術(shù)
4，硅和硅片制備
5，半導體制造中的化學(xué)品
6，硅片制造中的沾污控制
7，測量學(xué)和缺陷檢查
8，工藝腔內的氣體控制
9，集成電路制造工藝概況
10，氧化
11
3.半導體基礎知識方面
半導體（ semiconductor），指常溫下導電性能介于導體（conductor）與絕緣體（insulator）之間的材料。
半導體在收音機、電視機以及測溫上有著(zhù)廣泛的應用。如二極管就是采用半導體制作的器件。
半導體是指一種導電性可受控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無(wú)論從科技或是經(jīng)濟發(fā)展的角度來(lái)看，半導體的重要性都是非常巨大的。
今日大部分的電子產(chǎn)品，如計算機、移動(dòng)電話(huà)或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著(zhù)極為密切的關(guān)連。常見(jiàn)的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業(yè)應用上最具有影響力的一種。
4.求助半導體基礎知識
半導體就是介于導體與絕緣體之間的物質(zhì)。它分為本征半導體和雜志半導體。
本征半導體：純凈晶體結構的半導體稱(chēng)之為本征半導體。常用的材料如：硅和鍺。它們都是四價(jià)元素，即原子軌道的最外層有4個(gè)電子。當把它們制作成晶體時(shí)，它們是靠共價(jià)鍵的作用緊密聯(lián)系在一起的。
雜質(zhì)半導體：在本征半導體摻入特定的雜質(zhì)來(lái)改變它的導電性，這種半導體成為雜質(zhì)半導體。
N型半導體：
在本征半導體中摻入5價(jià)元素，使晶體中某些原子被雜質(zhì)原子所替代，因為雜質(zhì)原子最外層有5個(gè)價(jià)電子，它與周?chē)有纬晒矁r(jià)鍵后還多于一個(gè)自由電子，因此使空穴的濃度遠小于自由電子的濃度。但是，電子的濃度與空穴的濃度的乘積是一個(gè)常數，與摻雜無(wú)關(guān)。
P型半導體：
在本征半導體中摻入3價(jià)元素，晶體中的某些原子被雜質(zhì)原子代替，但是雜質(zhì)原子的最外層只有3個(gè)價(jià)電子，它與周?chē)有纬晒矁r(jià)鍵后還多余一個(gè)空穴，因此使空穴的濃度遠大于自由電子的濃度。
5.求教半導體物理學(xué)幾個(gè)基本概念
半導體中有兩種載流子：自由電子和空穴。
在熱力學(xué)溫度零度和沒(méi)有外界能量激發(fā)時(shí)，價(jià)電子受共價(jià)鍵的束縛，晶體中不存在自由運動(dòng)的電子，半導體是不能導電的。但是，當半導體的溫度升高（例如室溫300oK）或受到光照等外界因素的影響，某些共價(jià)鍵中的價(jià)電子獲得了足夠的能量，足以?huà)昝摴矁r(jià)鍵的束縛，躍遷到導帶，成為自由電子，同時(shí)在共價(jià)鍵中留下相同數量的空穴。
空穴是半導體中特有的一種粒子。它帶正電，與電子的電荷量相同。
把熱激發(fā)產(chǎn)生的這種躍遷過(guò)程稱(chēng)為本征激發(fā)。顯然，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子和空穴數目是相同的。
由于空穴的存在，臨近共價(jià)鍵中的價(jià)電子很容易跳過(guò)去填補這個(gè)空穴，從而使空穴轉移到臨近的共價(jià)鍵中去，而后，新的空穴又被其相鄰的價(jià)電子填補，這一過(guò)程持續下去，就相當于空穴在運動(dòng)。帶負電荷的價(jià)電子依次填補空穴的運動(dòng)與帶正電荷的粒子作反方向運動(dòng)的效果相同，因此我們把空穴視為帶正電荷的粒子。
可見(jiàn)，半導體中存在兩種載流子，即帶電荷+q的空穴和帶電荷–q的自由電子。 在沒(méi)有外加電場(chǎng)作用時(shí)，載流子的運動(dòng)是無(wú)規則的，沒(méi)有定向運動(dòng)，所以形不成電流。
在外加電場(chǎng)作用下，自由電子將產(chǎn)生逆電場(chǎng)方向的運動(dòng)，形成電子電流，同時(shí)價(jià)電子也將逆電場(chǎng)方向依次填補空穴，其導電作用就像空穴沿電場(chǎng)運動(dòng)一樣，形成空穴電流。雖然在同樣的電場(chǎng)作用下，電子和空穴的運動(dòng)方向相反，但由于電子和空穴所帶電荷相反，因而形成的電流是相加的，即順著(zhù)電場(chǎng)方向形成電子和空穴兩種漂移電流。
在本征半導體硅（或鍺）中摻入少量的五價(jià)元素，如磷、砷或銻等，就可以構成N型半導體。若在鍺晶體中摻入少量的砷原子如圖1所示，摻入的砷原子取代了某些鍺原子的位置。
砷原子有五個(gè)價(jià)電子，其中有四個(gè)與相鄰的鍺原子結合成共價(jià)鍵，余下的一個(gè)不在共價(jià)鍵內，砷原子對它的束縛力較弱，因此只需得到極小的外界能量，這個(gè)電子就可以?huà)昝撋樵拥氖`而成為自由電子。這種使雜質(zhì)的價(jià)電子游離成為自由電子的能量稱(chēng)為電離能。
這種電離能遠小于禁帶寬度EGO，所以在室溫下，幾乎所有的雜質(zhì)都已電離而釋放出自由電子。雜質(zhì)電離產(chǎn)生的自由電子不是共價(jià)鍵中的價(jià)電子，因此，與本征激發(fā)不同，它不會(huì )產(chǎn)生空穴。
失去一個(gè)價(jià)電子的雜質(zhì)原子成為一個(gè)正離子，這個(gè)正離子固定在晶格結構中，不能移動(dòng)，所以它不參與導電。 由于砷原子很容易貢獻出一個(gè)自由電子故稱(chēng)為“施主雜質(zhì)”。
失去一個(gè)價(jià)電子而電離的雜質(zhì)原子，稱(chēng)為“施主離子”。施主雜質(zhì)的濃度用ND表示。
砷原子對第5個(gè)價(jià)電子的束縛力較弱，反應在能帶圖上，就是該電子的能級非常接近導帶底，稱(chēng)施主能級ED，其能帶圖如圖2所示。在砷原子數量很少時(shí)，各施主能級間幾乎沒(méi)有什么影響，施主能級處于同一能量水平。
施主能級ED和導帶底能級EC之差稱(chēng)為施主電離能級EiD。對鍺中摻有砷的雜質(zhì)半導體，約為0.0127eV，比鍺的禁帶寬度0.72eV小的多。
在常溫下，幾乎所有砷施主能級上的電子都跳到了導帶，成為自由電子，留下的則是不能移動(dòng)的砷施主離子。因此，N型半導體的自由電子由兩部分構成，一部分由本征激發(fā)產(chǎn)生，另一部分由施主雜質(zhì)電離產(chǎn)生，只要在鍺中摻入少量的施主雜質(zhì)，就可以使后者遠遠超過(guò)前者。
例如每104個(gè)鍺原子中摻入一個(gè)砷原子，鍺的原子密度是4.4′1022/cm3，在單位體積中就摻入了4.4′1018個(gè)砷原子，即施主雜質(zhì)濃度ND=4.4′1018/cm3。在室溫下，施主雜質(zhì)電離產(chǎn)生的自由電子濃度n=ND=4.4′1018/cm3。
而鍺本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子濃度ni=2.5′1013/cm3，可見(jiàn)由雜質(zhì)提供的自由電子濃度比本征激發(fā)產(chǎn)生的自由電子濃度大10萬(wàn)倍。由于自由電子的大量增加，使得電子與空穴復合機率增加，因而空穴濃度急劇減小，在熱平衡狀態(tài)下，空穴濃度Pn比本征激發(fā)產(chǎn)生的空穴濃度pi要小的多。
因此，N型半導體中，自由電子濃度遠大于空穴濃度，即nn>>pn。因為自由電子占多數，故稱(chēng)它為多數載流子，簡(jiǎn)稱(chēng)“多子”；而空穴占少數，故稱(chēng)它為少數載流子，簡(jiǎn)稱(chēng)“少子”。
在本征半導體硅（或鍺）中摻入少量的三價(jià)元素，如硼、鋁或銦等，就可以構成P型半導體。若在鍺晶體中摻入少量的硼原子如圖3所示，摻入的硼原子取代了某些鍺原子的位置。
硼原子有三個(gè)價(jià)電子，當它與相鄰的鍺原子組成共價(jià)鍵時(shí)，缺少一個(gè)電子，產(chǎn)生一個(gè)空位，相鄰共價(jià)鍵內的電子，只需得到極小的外界能量，就可以?huà)昝摴矁r(jià)鍵的束縛而填補到這個(gè)空位上去，從而產(chǎn)生一個(gè)可導電的空穴。由于三價(jià)雜質(zhì)的原子很容易接受價(jià)電子，所以稱(chēng)它為“受主雜質(zhì)”。
硼的受主能級EA非常接近價(jià)帶頂EV，即受主電離能級EiA=EA-EV之值很小，受主能級幾乎全部被原價(jià)帶中的電子占據，受主雜質(zhì)硼全部電離。受主雜質(zhì)接受了一個(gè)電子后，成為一個(gè)帶負電荷的負離子。
這個(gè)負離子固定在鍺晶格結構中不能移動(dòng)，所以不參與導電。在常溫下，空穴數大大超過(guò)自由電子數，所以這類(lèi)半導體主要由空穴導電，故稱(chēng)為P型或空穴型半導體。
P型半導體中，空穴為多數載流子，自由電子為少數載流子。 雜質(zhì)半導體中，施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)要么處于未離化的中性態(tài)，。
6.
這個(gè)問(wèn)題很寬泛，不太好準確回答。我的導師就是教劉恩科的《半導體物理》，我考研的專(zhuān)業(yè)課就是《固體物理》。我自認為自己《固體物理》學(xué)得還不錯，在沒(méi)有人指導的情況下，這門(mén)專(zhuān)業(yè)課還考了130左右。
我個(gè)人覺(jué)得這兩門(mén)課之間關(guān)系緊密，要學(xué)好《半導體物理》，需要掌握《固體物理》里的幾乎所有內容。要知道，這兩門(mén)課學(xué)習的其實(shí)都是一些理論模型，而不是從微觀(guān)上能夠直接觀(guān)察到的物理現象。直到現在我都讀博士了，也遠不能說(shuō)真正對這兩門(mén)知識搞得很清楚。
就具體而言，我覺(jué)得要學(xué)好《半導體物理》，那么《固體物理》中的與能帶相關(guān)的知識一定要學(xué)的很扎實(shí)，要從根本上加以理解。因為，半導體之所以為半導體，就是能帶結構和導體及金屬有著(zhù)本質(zhì)的區別。另外，要比較清楚關(guān)于缺陷的概念和對材料產(chǎn)生的影響。要知道，半導體里面進(jìn)行各種摻雜，其實(shí)就是在引入缺陷。其次，學(xué)好倒格子等相關(guān)概念也很重要。
如果還有什么問(wèn)題，可以通過(guò)站內信討論，呵呵。
