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1、第一章 固体晶体结构1.1 半导体材料 BAAAABCNOAlSiPSZnGaGeAsSeCdInSnSbTe第一章 固体晶体结构 元素半导体元素半导体 Si、Ge、C、 化合物半导体（高速器件和光电器件）化合物半导体（高速器件和光电器件） AlP、GaP、 GaAs、InP GaN（微波、蓝光器件）、CdTe（薄膜太阳能电池）、SiC（高功率器件） AlGaAs、AlGaN CuInGaSe(CIGS) 、 CuZnSnS(CZTS) （薄膜太阳能电池） 氧化物半导体（高速器件和光电器件）氧化物半导体（高速器件和光电器件） ZnO、TiO2、SnO2 、AlxZn1-xO、GaxZn1-xO
2、、InxSn1-xO2BaNbxTi1-xO31.1 半导体材料 第一章 固体晶体结构晶体的三种类型的示意图：(a)无定型 (b)多晶 (c)单晶 1.2 固体类型 第一章 固体晶体结构有序化区域有序化区域是指原子或分子有规则或周期性几何排列的空间范畴。无定型材料无定型材料只在几个原子或分子的尺度内有序。单晶区域单晶区域也称晶粒，在许多个原子或分子的尺度内有序的空间范畴。多晶材料多晶材料是由多个有序化区域构成的材料，它们由晶界相分离。单晶材料单晶材料则在整个范围都有很高的几何周期性。1.2 固体类型第一章 固体晶体结构1.3.1原胞（Primitive Cell）和晶胞(Unit Cell)晶
3、胞是可以复制出整个晶体的一小部分晶体，晶胞并非只有一种结构。原胞是可以通过重复形成晶格的最小晶胞。1.3 空间晶格csbqapr第一章 固体晶体结构1.3.2基本的晶体结构 简立方简立方SC,Simple CubicSC,Simple Cubic 体心立方体心立方BCC,Body-Centered CubicBCC,Body-Centered Cubic 面心立方面心立方FCC,Face-Centered CubicFCC,Face-Centered Cubic三种晶格类型：三种晶格类型：(a)简立方简立方 (b)体心立方体心立方 (c)面心立方面心立方 第一章 固体晶体结构1.3.2基本的晶
4、体结构 晶体中的原子体密度：体心立方假设晶格常数a=0.5nm=5*10-8cm体密度 个原子/cm3223810*6 . 110*5181*8第一章 固体晶体结构1.3.3 晶面和密勒指数三种晶面：(a)（100）平面 (b) （110）平面 (c) （111）平面 第一章 固体晶体结构v原子面密度简立方简立方SC,Simple CubicSC,Simple Cubic体心立方体心立方BCC,Body-Centered CubicBCC,Body-Centered Cubic面心立方面心立方FCC,Face-Centered CubicFCC,Face-Centered Cubic第一章 固
5、体晶体结构 晶向三种晶向和晶面：(a)(100)平面和100方向 (b) (110)平面和110方向 (c) (111)平面和111方向 第一章 固体晶体结构1.3.4金刚石结构(Diamond)金刚石结构可以看着面心立方结构沿体对角线平移1/4距离所形成的复试晶格也可以看着是由缺四个顶角原子的体心立方结构堆积而成。硅具有金刚石结构GaAs具有闪锌矿结构，也可以看着是由不同原子交替的金刚石结构第一章 固体晶体结构 金刚石结构第一章 固体晶体结构GaAs闪锌矿结构第一章 固体晶体结构1.4原子价键（Atomic Bonding）离子键（Ionic Bond）NaCl共价键（Covalent Bo
6、nding）Si金属键（Metallic Bonding）Cu分子键（范德华键）（Van der Waals Bond）H2O第一章 固体晶体结构1.5固体中的缺陷与杂质点缺陷（点缺陷（Point defect):空位空位Vacancy、填隙、填隙Interstitial空位填隙缺陷（弗兰克尔缺陷Frenkel）空位表面原子缺陷（肖脱基缺陷Schottky）线缺陷（线缺陷（Line defect):位错位错Dislocation刃位错(edge)、螺位错(Screw)第一章 固体晶体结构1.5固体中的缺陷与杂质替位（取代）杂质 Substitutional Impurity填隙杂质 Inter
7、stitial Impurity第一章 固体晶体结构1.6半导体材料的生长熔体法（直拉单晶法）Czochralski外延法Epitaxial: 气相外延CVD(Chemical Vapor Deposition)、PVD(Physical Vapor Deposition)、液相外延Liquid-phase Epitaxy、分子束外延MBE(Molecular Beam Epitaxy)、脉冲激光沉积PLD（Pulsed Laser Deposition ）、原子层沉积ALD（Atomic Layer Deposition ）练习题 P8: E1.1,E1.2/P9 E1.1,P12 T1.1 P10: E1.4加上（111）面/P12 T1.2,P13T1.5 P19: 1.19,1.20/P21 1.24,1.25