半导体器件的物理和制备技术

半导体器件的物理和制备技术半导体器件经常被用于我们周围的各种电子产品中，如手机、电脑、平板等等。

而半导体器件的制造工艺又是一个非常重要的领域。

本文将介绍半导体器件的基本物理和制备技术。

一、半导体器件的物理
半导体器件中最基本的物理部分就是 PN 结，它是研究半导体器件的基础。

PN 结是由 N 型半导体和 P 型半导体组成的。

P 型半导体具有 F 型杂质（掺杂原子），N 型半导体具有 D 型杂质（掺杂原子）。

在 PN 结中，F 型杂质与 D 型杂质发生了扩散，形成了 N 区和 P 区。

PN 结是半导体器件中比较重要的一部分，它有很多性质。

最重要的是 PN 结具有单向导通性。

当一个 PN 结接通的时候（P极接正电压，N极接负电压），电子会从 N 区流到 P 区。

反之，如果一个 PN 结截止（P极接负电压，N极接正电压），电荷离子也不会通过 PN 结流动。

这就是 PN 结的单向导通性。

另外一个与物理有关的是 PN 结的载流子密度。

载流子密度是
指在 PN 结中存在的自由电子和空穴的数量。

在 PN 结中，载流子
密度决定了 PN 结的电性能，而 PN 结的电性能又决定了半导体器
件的性能。

二、半导体器件的制备技术
半导体器件的制备技术分为分子束外延法（Molecular Beam Epitaxy,简称MBE)和金属有机气相沉积法（Metal Organic Chemical Vapor Deposition,简称MOCVD）。

MBE制备方法是在真空条件下，从反应室中的一端向另一端瞄准的单个分子束通过移动子束源传输。

材料组分定义的羽毛速度
通过热蒸发或流的沉积法，以在衬底上增长晶体，控制时间或以
原子吸附的密度的方法控制表面，以使材料以原子精度沉积。

MBE被广泛用于多层结构的开发，例如超晶格、量子阱和纳米线。

而MOCVD法，是指用化学方法使材料累积在衬底上的一种方法。

被广泛用于GaAs等III-V族族化合物半导体的生长，还用于
生长Si、Ge、刚玉、氧化铝等半导体材料。

MF（M为金属元素，F为有机化合物）等长距离泵入反应室中，然后将其加热到高温并
分解，然后通过升温技术控制气体流速和组成，甚至获得各种合金材料。

此外，它们也被用于生产不锈钢、金属涂层、优质单晶薄膜等。

三、半导体器件市场前景
随着 5G 技术的铺开，半导体市场的规模将会变得越来越大。

预计到 2022 年，全球半导体市场的规模将达到 5700 亿美元。

毫米波电子器件是实现 5G 技术的关键，而半导体器件正是毫米波电子器件的重要组成部分。

目前，半导体行业的发展趋势是集中于大规模集成电路
（ Large Scale Integration，简称LSI），尽管主要市场為數據中心和高性能计算机等領域, 但未来预测的总体增长将来自于消费电子以及第三方设备開始部署 5G。

总之，半导体器件凝聚了物理学和化学方面的知识，其制备技术更是精益求精，将会随着科技的不断进步而不断改变，为人类的生活贡献更多的方便。