半导体导电类型
1半导体材料导电类型的测定
1半导体材料导电类型的测定半导体材料是一类介于导体和绝缘体之间的材料，其导电类型则可以根据能带结构和杂质掺杂来确定。
在本文中，我们将讨论半导体材料导电类型的测定以及导电类型的转变。
半导体材料的导电类型主要分为p型和n型。
在纯净的半导体材料中，只有少量的自由电子和空穴能够参与导电，因此电导率较低。
但是通过掺杂可以增加半导体材料的导电性能。
p型半导体是通过在半导体基体中引入少量的杂质原子，如三价元素硼（B），来增加半导体中的空穴浓度。
在掺杂过程中，原来的半导体材料（如硅或锗）会失去一个电子，形成一个不满的能带，同时该杂质原子会提供一个空穴，使得材料呈现p型导电特性。
n型半导体是通过在半导体基体中引入少量的杂质原子，如五价元素磷（P）或硼（B），来增加半导体中的自由电子浓度。
在这种情况下，杂质原子会提供一个额外的电子，使得材料呈现n型导电特性。
为了确定半导体材料的导电类型，可以使用多种实验方法：1.霍尔效应测量：霍尔效应是利用半导体材料中的电子和空穴对载流子移动的方式进行测量。
通过施加一个横向磁场，可以观察到横向电场产生的电压。
根据这个电压的正负和大小，可以确定半导体材料的导电类型。
2.热平衡法：通过测量材料在不同温度下的电导率，可以确定其导电类型。
如果电导率随着温度的升高而增加，则说明该材料为n型导电；如果电导率随着温度的升高而减小，则说明该材料为p型导电。
3.半导体电极测量：通过在半导体材料的不同位置上放置电极，并通过测量电极上的电流来确定导电类型。
如果在电极之间存在电流，则说明该材料为n型导电；如果在电极外部存在电流，则说明该材料为p型导电。
除了以上的方法，还可以利用光电导性测量法、霍尔电压测量法等来确定半导体材料的导电类型。
在实际应用中，半导体材料的导电类型可以通过掺杂方法进行调控。
通过合适的杂质元素掺杂以及掺杂浓度的控制，可以改变半导体材料的导电类型，从而满足不同的应用需求。
综上所述，半导体材料的导电类型可以通过多种实验方法来确定，包括霍尔效应测量、热平衡法和半导体电极测量等。
(整理)半导体基础知识.
1.1 半导体基础知识概念归纳本征半导体定义：纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。
电流形成过程：自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。
绝缘体原子结构：最外层电子受原子核束缚力很强，很难成为自由电子。
绝缘体导电性：极差。
如惰性气体和橡胶。
半导体原子结构：半导体材料为四价元素，它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚，也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧。
半导体导电性能：介于半导体与绝缘体之间。
半导体的特点：★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。
★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。
晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。
共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。
自由电子的形成：在常温下，少数的价电子由于热运动获得足够的能量，挣脱共价键的束缚变成为自由电子。
空穴：价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。
电子电流：在外加电场的作用下，自由电子产生定向移动，形成电子电流。
空穴电流：价电子按一定的方向依次填补空穴（即空穴也产生定向移动），形成空穴电流。
本征半导体的电流：电子电流+空穴电流。
自由电子和空穴所带电荷极性不同，它们运动方向相反。
载流子：运载电荷的粒子称为载流子。
导体电的特点：导体导电只有一种载流子，即自由电子导电。
本征半导体电的特点：本征半导体有两种载流子，即自由电子和空穴均参与导电。
本征激发：半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发。
复合：自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴，使两者同时消失，这种现象称为复合。
动态平衡：在一定的温度下，本征激发所产生的自由电子与空穴对，与复合的自由电子与空穴对数目相等，达到动态平衡。
载流子的浓度与温度的关系：温度一定，本征半导体中载流子的浓度是一定的，并且自由电子与空穴的浓度相等。
国家标准《非本征半导体材料导电类型测试方法》编制说明(送审稿)
国家标准《非本征半导体材料导电类型测试方法》（送审稿）编制说明一、工作简况1、项目背景和立项意义导电类型是半导体材料的基本电学参数。
在本征半导体中添加施主或受主物质(通常称为掺杂物)，通过施主型杂质解离向导带注入电子或受主型杂质俘获价带电子产生的自由载流子，使本征半导体产生额外的电导，成为非本征半导体。
非本征半导体由于添加施主型杂质或受主型杂质分别成为N型半导体或P型半导体。
在半导体材料的生产过程中，非本征半导体导电类型的测定对半导体设备的制造及研究和发展具有重要的意义。
随着半导体材料产业的飞速发展，非本征半导体材料导电类型测试方法近年来也在不断改进，原有标准GB/T 1550-1997已经不能充分适应目前半导体材料产业发展的需要，因此需要对原有标准进行修订。
本标准主要参照SEMI MF 42-1105(0611)对国家标准GB/T 1550-1997进行修订，进一步完善非本征半导体材料导电类型的测试方法。
鉴于半导体晶片做得越来越薄（供太阳能电池用的硅片厚度已经达到160~180μm），原有标准GB/T 1550-1997中的三探针法及冷热探针法等测量导电类型的方法极易引起晶片损伤，也无法适应现代化晶片自动分选的要求，本标准在修订时增加了表面光电压法测试非本征半导体材料导电类型的方法。
本标准修订后扩展了原标准的适用范围，有较强的适用性，将更为完整、先进，更好地满足半导体材料产业发展的需要。
2、任务来源2015年8月，根据《国家标准委关于下达2015年第二批国家标准制修订计划的通知》（国标委综合[2015]52号）的要求，《非本征半导体材料导电类型测试方法》国家标准的修订任务由乐山市产品质量监督检验所负责，计划号为20151793-T-469，任务完成时间为2015年～2017年。
3、项目承担单位概况乐山市产品质量监督检验所是四川省乐山市质量技术监督局直属质检技术机构，是依据《中华人民共和国标准化法》和《中华人民共和国产品质量法》设置的法定检验机构，于1989年按照《计量法》规定首次通过计量认证和实验室审查认可。
p型半导体和n型半导体导电能力
P型半导体和n型半导体导电能力半导体材料是一类在电子学领域中具有重要应用的材料，它具有介于导体和绝缘体之间的导电特性。
而p型半导体和n型半导体是半导体材料中的两种重要类型，它们的导电能力是半导体器件工作的关键。
本文将从p型半导体和n型半导体的导电能力特性入手，探讨它们在电子器件中的应用。
一、p型半导体的导电能力1. 杂质掺杂p型半导体是指在纯净的半导体材料中，由外加杂质掺入使其导电类型转变为正电荷载流子的半导体。
常用的杂质有铝（Al）、硼（B）等。
p型半导体的导电能力主要来源于由掺杂杂质形成的空穴（正电荷载流子）。
2. 导电特性由于p型半导体中的空穴为主导电载流子，因此其导电特性取决于空穴的迁移率和扩散率。
相比n型半导体而言，p型半导体的导电能力较弱，但在一些特定的电子器件中，p型半导体也具有重要的应用价值。
二、n型半导体的导电能力1. 杂质掺杂n型半导体是指在纯净的半导体材料中，由外加杂质掺入使其导电类型转变为负电荷载流子的半导体。
常用的杂质有磷（P）、砷（As）等。
n型半导体的导电能力主要来源于由掺杂杂质形成的自由电子（负电荷载流子）。
2. 导电特性由于n型半导体中的自由电子为主导电载流子，因此其导电特性取决于自由电子的迁移率和扩散率。
相比p型半导体而言，n型半导体的导电能力较强，因此在电子器件中得到广泛的应用。
三、p型半导体和n型半导体的应用1. 集成电路在集成电路中，p型半导体和n型半导体往往交替排列，形成复杂的电路结构。
通过p-n结的形成，可以实现整流、放大、开关等各种功能，为现代电子设备的发展提供了重要的支持。
2. 光电器件在光电器件中，p型半导体和n型半导体可以形成光电二极管、太阳能电池等器件，将光能转化为电能，具有广泛的应用前景。
3. 光电子器件光电子器件利用p型半导体和n型半导体的光电转换特性，实现光信号的检测、放大和处理，被广泛应用于通信、显示、医疗等领域。
p型半导体和n型半导体作为重要的半导体材料类型，其导电能力及应用具有重要的理论和实际意义。
半导体的导电性
第四章半导体的导电性本章主要内容载流子在外加电场作用下的漂移运动半导体的迁移率、电导率和电阻率随温度和杂质浓度的变化规律迁移率的本质-----散射4.1 载流子的漂移运动迁移率1、欧姆定律对于金属，电流I = V(电压）/R（电阻）V-I关系是直线对于半导体，流过不同截面的电流强度不一定相同，“即电流分布不均匀，而欧姆定律不能说明材料内部各处电流的分布情况。
电流密度：通过垂直于电流方向的单位面积的电流J = ∆I/∆S单位：A/cm2或A/m2欧姆定律微分形式：上式把通过导体中某一点的电流密度和该处的电导率及电场强度直接联系了起来。
S故: 半导体导电= 电子导电J = Jn + Jp = (nqu平均自由程：载流子在连续两次散射间自由运动的平均路程平均自由时间：载流子通过平均自由程所需的平均时间τ电场：载流子加速---定向运动；散射：载流子运动方向改变---杂乱无章，各个方向；半导体的主要散射机构：离化杂质散射晶格散射中性杂质散射位错散射(P为散射几率)起因：常温下，浅施主带正电• 双曲线，电离杂质处于一个焦点 • 速度小，作用时间长，偏离角θ大，τ小 • 弹性散射，不改变入射电子能量，只改变运动方向 τ ∝ T3/2/NI 杂质浓度（2）、晶格散射 晶格原子在其平衡位置附近不断进行热振动，且各个 原子的振动不是孤立的。
分析表明：晶格中原子的振动都 是由若干不同的基本波动按波的叠加原理组合而成，这些 基本波动称为格波。
q代表格波波矢， q 的方向即波的传播方向晶格散射：载流子在运动过程中遭受振动的晶格原子的散射， 失去在电场中获得的能量，失去动量。
在能带具有单一极值的半导体中 起主要散射作用的是长波。
即波 长比原子间距大很多倍的格波。
电子热运动速度~105m/s 电子波波长约10-8m 根据动量守恒要求，声子波长 范围应在同一量级，即10-8m,而 晶体中原子间距为10-10m，因而 起主要散射作用的是长波。
固态电子论半导体物理固体物理部分名词解释(精)
固态电子论名词解释库(个人意见,仅供参考<固体物理局部 >晶体:构成粒子(原子,分子,集团周期性排列的固体,具有长程有序性,有固定的熔点,具有自限性, 各向异性和解理性特点的固体。
布拉伐点阵:晶体的周期性结构可以看作相同的点在空间周期性无限分布所形成的系统,称为布拉伐点阵。
布拉伐格子:在空间点阵用三组不共面平行线连起来的空间网格称为布拉伐格子。
基元:布拉伐格子中的最小重复单位称为基元。
原胞:在布拉伐格子中的最小重复区域称为原胞。
晶胞:为了同时反响晶体的周期性和对称性,常常选取最小的重复单位的整数倍作为重复单元,这种单元称为晶胞。
倒格子:分别以 b1,b2,b3, 作为基矢,构成的网格称作倒格子,其中布里渊区:在倒格子中,以某个倒格点作为原点,作出它到其他所有倒格点的矢量的垂直平分面,这些面将倒空间分割成有内置外的相等区域,称为布里渊区。
五种晶体结合力方式:离子结合和离子晶体:共价结合和共价晶体:能把两个原子结合在一起的的一对为两个原子自旋相反配对的电子结构称为共价键。
金属结合和金属晶体:作用力来自带正电原子实和负电电子云的吸引力,电子云重叠产生强烈的排斥作用的排斥力结合的称为金属晶体。
氢键结合和氢键晶体:氢原子同时与两个电负性较大的原子想结合,一个属于共价键,另一个通过库仑作用结合的称为氢键。
范德瓦耳斯结合和分子晶体:靠电偶极矩的相互作用而结合的力称作范德瓦耳斯力。
主要的晶体结构类型:声子:晶格振动的一个频率为 wq 的格波等价于一个简谐振子的振动,其能量也可以表示为以下, Enl=(0.5+nhwq.能量单元是 hwq, 它是格波的能量量子,称之为声子。
点缺陷:在一个或几个原子尺寸范围内的微观区域内,晶格结构发生偏离严格周期性而形成的畸变区域。
面缺陷:如果晶体中周期性遭到破坏的区域形成一条线,称这种一维缺陷为线缺陷。
刃型位错:螺型位错:半导体物理局部电子有效质量:在一维模型下,数学表达式 ,有效质量包含了内部势场各个方向的作用,内层电子能带越窄,有效质量越大,外层电子能带越宽,有效质量越小。
模电期未自测练习填空选择题A
模电自测练习--填空、选择题（A）====== 二极管=======*******（填空题）********1．半导体中有空穴和自由电子两种载流子参与导电。
PN结在正偏时导通，反偏时截止，这种特性称为单向导电性。
PN结具有单向导电性能，即加正向电压时，PN结导通，加反向电压时，PN结截止。
导通后，硅管的管压降约为0.7V，锗管约为0.2V。
2．本征半导体中，若掺入微量的五价元素，则形成N 型半导体，其多数载流子是电子；若掺入微量的三价元素，则形成P 型半导体，其多数载流子是空穴。
3、PN结的正向接法是P型区接电源的正极，N型区接电源的负极。
P型半导体中的多数载流子是空穴，少数载流子是电子。
N型半导体中的多数载流子是电子、少数载流子是空穴。
4．当温度升高时，二极管的反向饱和电流将增大，正向压降将减小。
5．整流电路是利用二极管的单向导电性，将交流电变为单向脉动的直流电。
稳压二极管是利用二极管的反向击穿特性实现稳压的。
8．硅稳压二极管的稳压电路是由限流电阻、硅稳压二极管与负载电阻组成。
6．发光二极管是一种通以正向电流就会发光的二极管。
7．光电二极管能将光信号转变为电信号，它工作时需加反向偏置电压。
8．半导体是一种导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
半导体按导电类型分为N型半导体与P型半导体。
N型半导体主要靠电子来导电，P型半导体主要靠空穴来导电。
半导体中的空穴带正电。
9、PN结中的内电场阻止多数载流子的扩散运动，促进少数载流子的漂移运动。
10．晶体二极管主要参数是最大正向电流与最高反向电压。
11．晶体二极管按所用的材料可分为锗和硅两类，按PN结的结构特点可分为点接触型和面接触型两种。
按用途可把晶体二极管分为检波二极管，整流二极管；稳压二极管；开关二极管，变容二极管等。
12、点接触型晶体二极管因其结电容小，可用于高频和超高频的场合；面接触型晶体二极管因其接触面积大，可用于大功率的场合。
13、2AP系列晶体二极管是锗材料做成的，其工作温度较低。
1.半导体材料导电类型的测定
实验1 半导体材料导电类型的测定1．实验目的通过本实验学习判定半导体单晶材料导电类型的几种方法。
2．实验内容用冷热探针法和三探针法测量单晶硅片的导电类型。
3．实验原理3.1半导体的导电类型是半导体材料重要的基本参数之一。
在半导体器件的生产过程中经常要根据需要采用各种方法来测定单晶材料的导电类型。
测定材料导电类型的方法有很多种，这里介绍常用的几种测定导电类型的方法，即冷热探针法、单探针点接触整流法和三探针法。
3.1.1 冷热探针法冷热探针法是利用半导体的温差电效应来测定半导体的导电类型的。
在图1a中，P型半导体主要是靠多数载流子——空穴导电。
在P型半导体未加探针之前，空穴均匀分布，半导体中处处都显示出电中性。
当半导体两端加上冷热探针后，热端激发的载流子浓度高于冷端的载流子浓度，从而形成了一定的浓度梯度。
于是，在浓度梯度的驱使下，热端的空穴就向冷端做扩散运动。
随着空穴不断地扩散，在冷端就有空穴的积累，因而带上了正电荷，同时在热端因为空穴的欠缺(即电离受主的出现)而带上了负电荷。
上述正负电荷的出现便在半导体内部形成了由冷端指向热端的电场。
于是，冷端的电势便高于热端的电势，冷热两端就形成了一定的电势差，这一效应又称为温差电效应，这个电势差又称为温差电势。
如果此时在冷热探针之间接入检流计，那么，在外电路上就会形成由冷端指向热端的电流，检流计的指针就会向一个方向偏转。
从能带的角度来看，在没有接入探针前，半导体处于热平衡状态，体内温度处处相等，主能带是水平的，费米能级也是水平的。
在接入探针以后，由于冷端电势高于热端电势，所以冷端主能带相对于热端主能带向下倾斜，同时由于冷端温度低于热端，故热端的费米能级相对于冷端的费米能级来说，距离价带更远，如图1b所示。
如果我们将上述的P型半导体换成N型半导体，则电子做扩散运动，在冷端形成积累。
由于电子带有负电荷，所以，冷端电势低于热端电势，在外电路形成的电流从热端指向冷端，检流计向另一方向偏转。
1半导体材料导电类型的测定
1.半导体材料导电类型的测定半导体材料导电类型的测定引言半导体材料是一种在导电性质上介于导体和绝缘体之间的材料。
这种材料的导电性能可以被温度、光照、化学成分、压力等多种因素所影响和调控。
因此，对于半导体材料导电类型的精确测定，对于理解其基本性质，优化其应用，以及开发新的电子和光电子器件等都具有重要的意义。
半导体材料的导电机制半导体材料的导电性主要依赖于其内部的自由电子数量。
这些自由电子主要由原子间的能级差提供，当加温或者受到光照等作用时，电子会被激发，从价带跃迁到导带，形成自由电子，使材料具有导电性。
测定半导体材料导电类型的方法1.电阻测量法通过测量材料的电阻率，可以了解材料的导电性能。
电阻率的数值可以反映材料的导电性强弱。
一般来说，电阻率低意味着材料有良好的导电性，而电阻率高则表示材料的导电性较差。
2.霍尔效应测量法霍尔效应是一种通过测量载流子在垂直于电流和磁场的方向上产生的电动势，来确定半导体材料中载流子类型（如电子或空穴）的方法。
如果测得的霍尔效应是正的，说明材料是n型半导体，如果测得的霍尔效应是负的，说明材料是p型半导体。
3.量子力学模型法这种方法是基于量子力学理论的模型，通过计算材料的能带结构、态密度等参数，来预测材料的导电性能。
这种方法可以给出材料在不同条件下的导电性能变化趋势，但需要精确的材料参数和复杂的计算过程。
实验方法和应用在进行实验时，首先要选择适当的样品。
一般来说，应选择具有良好结晶度，无显著杂质和缺陷的样品。
然后，根据实验目的和条件选择合适的测量方法。
例如，如果需要了解材料的整体导电性能，可以选择电阻测量法；如果需要了解材料中载流子的类型和密度，可以选择霍尔效应测量法；如果需要预测材料在不同条件下的导电性能，可以选择量子力学模型法。
结论半导体材料导电类型的测定对于理解材料的性质，优化其应用，以及开发新的电子和光电子器件等都具有重要的意义。
本文介绍了电阻测量法、霍尔效应测量法和量子力学模型法等多种方法，这些方法各有特点和使用范围。
半导体基础知识
容易导电的物质叫导体，如：金属、石墨、人体、大地以及各种酸、碱、盐的水溶液等都是导体。 不容易导电的物质叫做绝缘体，如：橡胶、塑料、玻璃、云母、陶瓷、纯水、油、空气等都是绝缘体。 所谓半导体是指导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。如：硅、锗、砷化镓、磷化铟、氮化镓、碳化硅等。半 导体大体上可以分为两类，即本征半导体和杂质半导体。本征半导体是指纯净的半导体，这里的纯净包括两个意思， 一是指半导体材料中只含有一种元素的原子；二是指原子与原子之间的排列是有一定规律的。本征半导体的特点是导 电能力极弱，且随温度变化导电能力有显著变化。杂质半导体是指人为地在本征半导体中掺入微量其他元素（称杂质） 所形成的半导体。杂质半导体有两类：N 型半导体和 P 型半导体。
多晶则是有多个单晶晶粒组成的晶体，在其晶界处的颗粒间的晶体学取向彼此不同，其周期性与规则性也在此 处受到破坏。
7．常用半导体材料的晶体生长方向有几种？
我们实际使用单晶材料都是按一定的方向生长的，因此单晶表现出各向异性。单晶生长的这种方向直接来自晶 格结构，常用半导体材料的晶体生长方向是<111>和<100>。
29．半导体芯片制造对厂房洁净度有什么要求？
空气中的一个小尘埃将影响整个芯片的完整性、成品率，并影响其电学性能和可*性，所以半导体芯片制造工艺需 在超净厂房内进行。1977 年 5 月，原四机部颁布的《电子工业洁净度等级试行规定》如下：
电子工业洁净度等级试行规定
洁净室等 洁净度 温度（℃） 相对湿度 正压值 噪声
电阻率 ρ=1/σ，单位为 Ω*cm
9．PN 结是如何形成的？它具有什么特性？
如果用工艺的方法，把一边是 N 型半导体另一边是 P 型半导体结合在一起，这时 N 型半导体中的多数载流子电子 就要向 P 型半导体一边渗透扩散。结果是 N 型区域中邻近 P 型区一边的薄层 A 中有一部分电子扩散到 P 型区域中去了， 如图 2-6 所示（图略）。薄层 A 中因失去了这一部分电子 而带有正电。同样，P 型区域中邻近 N 型区域一边的薄层 B 中有一部分空穴扩散到 N 型区域一边去了，如图 2-7 所示（图略）。结果使薄层 B 带有负电。这样就在 N 型和 P 型两 种不同类型半导体的交界面两侧形成了带电薄层 A 和 B（其中 A 带正电，B 带负电）。A、B 间便产生了一个电场， 这个带电的薄层 A 和 B，叫做 PN 结，又叫做阻挡层。
半导体导电类型
半导体材料电学参数测量(electric parameter measurement for semiconductor material)电学参数是半导体材料钡0量的重要内容。
它主要包括导电类型、电阻率、寿命和迁移率测量。
导电类型测量半导体的导电过程存在电子和空穴两种载流子。
多数载流子是电子的称n型半导体；多数载流子是空穴的称p型半导体。
测量导电类型就是确定半导体材料中多数载流子的类别。
常用的方法有冷热探针法、整流法等。
冷热探针法是利用温差电效应的原理，将两根温度不同的探针与半导体材料表面接触，两探针间外接检流计(或数字电压表)形成一闭合回路，根据两个接触点处存在温差所引起的温差电流(或温差电压)的方向可以确定导电类型。
整流法是利用金属探针与半导体材料表面容易构成整流接触的特点，可根据检流计的偏转方向或示波器的波形测定导电类型。
常用三探针或四探针实现整流接触。
霍耳效应亦可测定半导体材料的导电类型。
电阻率测量电阻率是长1cm，截面积1cm2材料的电阻，它反映了半导体材料导电能力的大小。
测量电半阻率的方法较多，最基本的有两探针法、直线四探针法、扩展电阻法和专门用于薄片状半导体材料的范德堡法等。
两探针法是在一电阻率均匀的规则样品上通过恒定的直流电流，两根沿电流方向排列的探针与样品压触，测量两根探针间的电位差(图1)。
式中V T为探针间的电位差，mV；I为通过样品的直流电流，mA；A为样品截面积，cm2；L为探针间距，cm。
直线四探针法是用一直线排列的四根探针与一相对于探针间距是半无穷大的样品表面压触，外面探针通过恒定直流电流，测定中间两根探针的电位差(图2)。
图2四探针法测量半导体电阻率示意图样品的电阻率可用下式计算：式中S为探针系数，cm；V23为中间两根探针电位差的测量值，mV；I14。
为通过样品的电流，mA；对于直线排列的四探针，探针系数S为：式中S1、S2和S3分别为相应的探针间的距离，cm。
半导体缺陷解析及中英文术语一览
一、半导体缺陷1.位错：位错又可称为差排（英语：dislocation），在材料科学中，指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
从几何角度看，位错属于一种线缺陷，可视为晶体中已滑移部分与未滑移部分的分界线，其存在对材料的物理性能，尤其是力学性能，具有极大的影响。
产生原因：晶体生长过程中，籽晶中的位错、固-液界面附近落入不溶性固态颗粒，界面附近温度梯度或温度波动以及机械振动都会在晶体中产生位错。
在晶体生长后，快速降温也容易增殖位错。
（111）呈三角形；（100）呈方形；（110）呈菱形。
2.杂质条纹：晶体纵剖面经化学腐蚀后可见明、暗相间的层状分布条纹，又称为电阻率条纹。
杂质条纹有分布规律，在垂直生长轴方向的横断面上，一般成环状分布；在平行生长轴方向的纵剖面上，呈层状分布。
反映了固-液界面结晶前沿的形状。
产生原因：晶体生长时，由于重力产生的自然对流和搅拌产生的强制对流，引起固-液界近附近的温度发生微小的周期性变化，导致晶体微观生长速率的变化，或引起杂质边界厚度起伏，一截小平面效应和热场不对称等，均使晶体结晶时杂质有效分凝系数产生波动，引起杂质中杂质浓度分布发生相应的变化，从而在晶体中形成杂质条纹。
解决方案:：调整热场，使之具有良好的轴对称性，并使晶体的旋转轴尽量与热场中心轴同轴，抑制或减弱熔热对流，可以使晶体中杂质趋于均匀分布。
采用磁场拉晶工艺或无重力条件下拉晶可以消除杂质条纹。
3.凹坑：晶体经过化学腐蚀后，由于晶体的局部区域具有较快的腐蚀速度，使晶体横断面上出现的坑。
腐蚀温度越高，腐蚀时间越长，则凹坑就越深，甚至贯穿。
4.空洞：单晶切断面上无规则、大小不等的小孔。
产生原因：在气氛下拉制单晶，由于气体在熔体中溶解度大，当晶体生长时，气体溶解度则减小呈过饱和状态。
如果晶体生长过快，则气体无法及时从熔体中排出，则会在晶体中形成空洞。
5.孪晶：使晶体断面上呈现金属光泽不同的两部分，分界线通常为直线。
半导体硅材料基础知识
目前中国有四川的峨眉半导体材料厂、四川新光、洛阳中 硅等生产多晶硅，今年年产量预计可达1000吨左右， 只占 世界产量的2％左右。
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半导体硅材料的制备 ：
全球80%以上的多晶硅是用这种方法制备的，其纯度可达7—9个 “九”，基本可以满足大规模集成电路的要求。多数工厂在氢还原 工艺中采用12—24对棒的还原炉生产，多晶硅棒的直径在φ100— 200mm之间，炉产量在1.5—3吨，大约要180—200小时才能生产一 炉。据报导有50对棒的还原炉，单炉产量可达10吨以上。
• 导体（conductor）：顾名思义，导体是指很容
易传导电流的物质，如金、银、铜、铝等金属材 料。这类金属材料的电导率很高，也就是说它们 的电阻率极低，大约是10-6—10-8Ωcm。如金属 铜的电阻率仅为1.75×10-8Ωcm。
• 绝缘体（Insulator）：这是指极不容易或根本不
导电的一类物质，如：玻璃、橡胶、石英等材料 。绝缘体的电阻率很大，一般来说，绝缘体的电 阻率＞108Ωcm。
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半导体硅材料基础知识
由电子运动轨迹构成的壳层，原子核外的电子数目也正 好等于原子序数，这就使得原子在无得失外层电子的情况下 ，整体上处于电中性状态。我们常常把原子核最外层那些离 原子核最远的电子叫作价电子。这些价电子受原子核的束缚 较弱，在外电场或其它外力（如光照）的作用下，很容易摆 脱原子核的束缚而成为自由电子。金属导体之所以容易导电 ，是因为在金属体内存在着大量的自由电子，在外电场的作 用下，这些自由电子就会有规则地沿着电场的反方向流动， 这就形成了电流。自由电子的数量越多，或者它们在外电场 的作用下，自由电子有规则流动的速度越快，则电流越大， 它的导电性能越好，其电阻率就越低。
最新半导体基础知识习题
第2章§2.1半导体基础知识习题2.1 半导体基础知识2.1.1.导体、绝缘体和半导体自然界的物质，就其导电性能，大致分为三类：一类是导电性能良好的物质叫，如银、铜、铝、铁等金属；另一类是在一般条件下不能导电的物质叫，如陶瓷、塑料、橡胶、玻璃等；还有一类物质，其导电性能介于导体和绝缘体之间称之为，如硅、锗、砷化镓等。
物质的导电性能之所以不同，根本原因在于构成各种物质的原子结构不同，原子和原子间的结合方式也各不相同。
图7.1.1(a)、(b)所示为常见的半导体材料硅和锗的原子结构示意图，它们分别有14个和32个电子，但最外层均为4个价电子。
【了解】半导体导电性能有如下两个显著特点：（1）：往纯净的半导体中掺入某些杂质，会使它的导电能力和内部结构发生变化。
（2）：当受外界热和光的作用时，它的导电能力明显变化。
2.1.2 半导体类型及其导电性能1、半导体类型：半导体材料可按化学组成，可分为半导体（锗Ge，硅Si等）和化合物半导体（砷化镓GaAs）；按其是否含有杂质，可分为半导体；按其导电类型可分为；按其载流子类型可分为。
2、单晶体和多晶体日常所见到的固体分为和晶体两大类，非晶体物质的内部原子排列没有一定的规律，当断裂时断口也是随机的，如塑料和玻璃等。
而称之为晶体的物质，外形呈现天然的有规则的多面体，具有明显的棱角与平面，其内部的原子是按照一定的规律整齐的排列起来，所以破裂时也按照一定的平面断开，如食盐、水晶等。
有的晶体是由许许多多的小晶粒组成，若晶粒之间的排列没有规则，这种晶体称之为，如金属铜和铁。
但也有晶体本身就是一个完整的大晶粒，这种晶体称之为，如水晶和晶刚石。
只有的半导体才适合制作半导体器件。
3. 本征半导体不含任何杂质的单晶半导体，称为半导体。
本征半导体的共价键结构如图7.1.2所示。
在常温下，本征半导体只要得到一定的外界能量，有少数价电子就能挣脱共价键和原子核对它的束缚，从而成为自由电子(以后简称电子)，同时在原来的位置中留下一个空位，称它为空穴，如图7.1.3所示。
P-N半导体和单向导电原理
半导体现在市场上的半导体大多是硅元素.但是半导体大多数都在过度元素部分找,详情见元素周期表。
不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。
本征半导体的导电能力很弱，热稳定性也很差，因此，不宜直接用它制造半导体器件。
半导体器件多数是用含有一定数量的某种杂质的半导体制成。
根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体分为N型半导体和P型半导体两种。
什么是N型半导体？P型半导体？在纯净的硅晶体(本征半导体)中掺入五价元素（如磷，锑，砷等），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。
在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼、铟等。
），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。
主要的掺杂方法有离子注入和热扩散原理P型半导体硼元素最外层只有三个电子，而硅最外层有四个电子，硼掺进去后，与硅就不能形成稳定的8个电子的结构，形成一个空穴。
这个空穴相当于一个正电子。
可在导体中运动。
在本征半导体硅（或锗）中，若掺入微量的3价元素，如硼，这时硼原子就取代了晶体中的少量硅原子，占据晶格上的某些位置，如图Z0104所示。
由图可知，硼原子的3个价电子分别与其邻近的3个硅原子中的3个价电子组成完整的共价键，而与其相邻的另1个硅原子的共价键中则缺少1个电子，出现了1个空穴。
这个空穴被附近硅原子中的价电子来填充后，使3价的硼原子获得了1个电子而变成负离子。
同时，邻近共价键上出现1个空穴。
由于硼原子起着接受电子的作用，故称为受主原子，又称受主杂质。
在本征半导体中每掺入1个硼原子就可以提供1个空穴，当掺入一定数量的硼原子时，就可以使半导体中空穴的数目远大于本征激发电子的数目，成为多数载流子（多子），而电子则成为少数载流子（少子）。
显然，参与导电的主要是空穴，故这种半导体称为空穴型半导体，简称P型半导体。
P型半导体中，空穴浓度远大于自由电子浓度。
空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。
空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。
掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。
半导体名词
半导体：semiconductior元素半导体：elemental semiconductor化合物半导体：compound semiconductor导电类型：conductivity typeN-型半导体：n-type semiconductorP-型半导体：p-type semiconductor空穴：hole受主：accepter施主：donor载流子：carrier载流子浓度：carrier concentration多数载流子：majority carrier少数载流子：minority carrier杂质浓度：impurity concentration深能级杂质：deep- level impurity复合中心：recombination center补偿：compensation耗尽层：depletion layer红外吸收光谱：infrared absorption spectrum 红外吸收系数：infrared absorption coefficient 电阻率(体)：resistivity(bulk)电导率：conductivity电阻率允许偏差：allowable resistivity tolerance 径向电阻率变化：radial resistivity vsriation薄层电阻：sheet resistance扩展电阻：spreading resistance二探针：two point probe四探针：four point probe迁移率：mobility霍尔效应：hall effect霍尔系数：hall coefficient霍尔迁移率: hall mobility寿命：lifetime各向异性：anisotropic结晶学表示法：crytallographic notation密勒指数：miller indices劳埃法：laue method晶向：crystallographic direction晶面：crystallographic plane取向偏离：off-orientation正向晶向偏离：orthogonal misorientation主参考面：primary flat副参考：secondary flat解理面：cleavage plan外延面：epitaxial layer扩散：diffused layer埋层：buried layer薄层边界：layer boundary界面：interfacep-n 结：p-n junction双极型器件：bipolar devices集成电路：integrated circuit晶体：crystal晶锭：ingot多晶半导体：polycrystalline semiconductor孪晶：twinned crystal单晶：single crysal无位错单晶：zero D sigle crystal衬底：substrate化学气相沉积：chemical vapor deposition(CVD)外延：epitaxy气相外延：vapor phase epitaxy(VPE)液相外延：liquid phase epitaxy(LPE)分子束外延：molecular beam epitaxy(MBE)同质外延：homoepitaxy异质外延：heteroepitaxy溅射法：sputtering method掺杂：doping重掺杂：heavy doping离子注入：ion implanation自掺杂：autodoping补偿掺杂：compensation doping中子嬗变掺杂：neutron transmutation doping(NTD)掺杂剂：dopant直拉法：vertical pulling method(Czochralski growth)(CZ) 悬浮区熔法：floating zone method(FZ)水平法：horizontal crysal growth method磁场拉晶法：magnetic field Czochralski growth(MCZ)吸除：gettering切割：cutting研磨：lapping腐蚀：etching各向同性腐蚀：isotropic etching各向异性腐蚀：anisotropic etching择优腐蚀：preferentical etching化学机械抛光：Chem-Mech polishing抛光面：polished surface正面：front side背面：back side晶片：slice掺杂片：doping wafer直径：diameter厚度：thickness晶片厚度：thickness of slices厚度允许偏差：allowable thickness tolerance总厚度变化：total thickness varistion(TTV)中心面：median surface弯曲度：bow翘曲度：warp平整度：flatness固定优质区：fixed quality area(FQA)线性厚度变化：linear thickness variation(LTV)非线性厚度变化：nonlinear thickness variation(NTV)边缘凸起：edge crown倒角：edge rounding崩边：chip缺口：indent刀痕：saw marks退刀痕：saw exit marks划道：scratch重划道：macroscratch轻划道：microscratch沟槽：groove波纹：waves凹坑：dimple探针损伤：probe damage残留机械损伤：residual mechanical damage亮点：bright point嵌入磨料颗粒：imbedded abrasive grain裂纹: crack裂痕：fracture晶体缺陷：crystal defect块状结构：block structure点缺陷：point defect位错：dislocation位错腐蚀坑：dislocation density堆垛层错：stacking fault层错：fault氧化层错：oxidation induced stacking fault(OSF)滑移：sllip滑移线：slip line晶粒晶界: grain boundary小角晶界：low-angle grain boundary 位错排：dislocation array系属结构:lineage星形结构：star structure夹杂：inclusion微缺陷：microdefect沉淀物：precipitates杂质富集:impurity concentrating管道：piping六角网络：turret network杂质条纹：striation漩涡：swirl电阻率条纹：resistivity striation温度圈：temperature circle氧化层夹：oxide lamella雾：haze桔皮：oringe peel小丘：mound棱锥:pyramid订：spike沾污：contaminant污物：dirt痕迹：mark污迹：smudge夹痕：chuck mark微粒：particulate溶剂残留物：solvent residue 蜡残留物：wax residue斑点：spot色斑：stain。
晶体二极管和三极管的基本特性
NO1.晶体二极管和三极管的基本特性一、填空题Ａ类１．半导体是一种导电能力介于与之间的物质。
２．半导体按导电类型分为型半导体与型半导体。
３．Ｎ型半导体主要靠来导电，Ｐ型半导体主要靠来导电。
４．ＰＮ结具有性能，即加正向电压时，ＰＮ结，加反向电压时，ＰＮ结。
５．晶体二极管主要参数是与。
６．晶体二极管按所用的材料可分为和两类，按ＰＮ结的结构特点可分为和两种。
7 ．PＮ结的正向接法是Ｐ型区接电源的极，Ｎ型区接电源的极。
８．晶体二极管的伏安特性可简单理解为导通，截止的特性。
导通后，硅管的管压降约为，锗管约为。
9．Ｐ型半导体中的多数载流子是，少数载流子是。
１０．Ｎ型半导体中的多数载流子是、少数载流子是。
１１．晶体三极管三个电极分别称为极、极和极，它们分别用字母＿、和表示。
１２．为了使晶体三极管在放大器中正常工作，发射结须加电压，集电结须加电压。
１３．由晶体三极管的输出特性可知，它在、和三个区域。
1 ４、晶体三极管是由两个ＰＮ结构成的一种半导体器件，其中一个ＰＮ结叫做，另一个叫做。
１５．晶体三极管有型和型两种，硅管以型居多，锗管以型居多。
１６．晶体三极管具有电流放大作用的条件是:第一，使区的多数载流子浓度高，区的面积大，区尽可能地薄；第二，使结正向偏置，结反向偏置。
１７．晶体三极管发射极电流Ie、基极电流Ib和集电极电流Ic之间的关系是。
其中Ic/Ib叫做，用字母表示;ΔI e/ΔIb叫做，用字母表示。
１８．晶体三极管的电流放大作用，是通过改变电流来控制电流的，其实质是以电流控制电流。
１９．硅晶体三极管的饱和电压降为，锗晶体三极管的饱和电压降为。
2０．硅晶体三极管发射结的导通电压约为，锗晶体三极管发射结的导通电压约为。
２１．当晶体三极管截止时，它的发射结必须是偏置，集电结必须是或偏置。
２２．当晶体三极管处于饱和状态时，它的发射结必定加电压，集电结必定加或电压。
２３．当晶体三极管的队Ｕce一定时，基极与发射极间的电压Ｕbe与基极电流Ｉb间的关系曲线称为;当基极电流Ib一定时，集电极与发射极间的电压Uce与集电极电流人Ic关系曲线称为。
半导体物理基本知识
半导体物理基本知识一、导体、半导体和绝缘体物质就其导电性来说，可以分为绝缘体、半导体、和导体。
电阻率大于109欧姆·厘米的物体称为绝缘体，小于10-4欧姆·厘米的物体为导体，电阻率介于10-4～109欧姆·厘米的物体为半导体。
二、半导体材料的种类半导体材料种类繁多，从单质到化合物，从无机物到有机物，从单晶体到非晶体，都可以作为半导体材料。
半导体材料大致可以分为以下几类：1、元素半导体元素半导体又称为单质半导体。
在元素周期表中介于金属与非金属之间的Si、Ge、Se、Te、B、C、P等元素都有半导体的性质。
在单质元素半导体中具有实用价值的只有硅、锗、硒。
而硅和锗是最重要的两种半导体材料。
尤其半导体硅材料已被广泛地用来制造各种器件、数字和线性集成电路以及大规模集成电路等。
硒作为半导体材料主要用做整流器，但由于硅、锗制造的整流器比硒整流器性能良好，所以硒逐渐被硅、锗取代。
2、化合物半导体化合物半导体是AⅢBⅤ型化合物，由元素中期表中ⅢA族的Al、Ga、和ⅤA族的P、As、Sb等合成的化合物成为AⅢBⅤ型化合物。
如AlP、GaAs、GaSb、InAs、InSb。
在这一类化合物半导体中用最广泛的是GaAs，它可以用来制作GaAs晶体管、场效应管、雪崩管、超高速电路及微波器件等。
3、氧化物半导体许多金属的氧化物具有半导体性质，如Cu2O、CuO、ZnO、MgO、Al2O3等等。
4、固溶体半导体元素半导体和无机化合物半导体相互溶解而成的半导体材料成为固溶体半导体。
如：Ge-Si、GaAs-GaP，而GaAs-GaP是发光二极管的材料。
5、玻璃半导体玻璃半导体是指具有半导体性质的一类玻璃。
如氧化物玻璃半导体和元素玻璃半导体，氧化物玻璃半导体是由V2O5、P2O5、Bi2O3、FeO、CaO、PbO等中的某几种按一定配比熔融后淬冷而成。
元素玻璃半导体是由S、Se、Te、As、Sb、Ge、Si、P等元素中的某几种，一定配比熔融后淬冷而成。
1.半导体材料导电类型的测定
实验1 半导体材料导电类型的测定1．实验目的通过本实验学习判定半导体单晶材料导电类型的几种方法。
2．实验内容用冷热探针法和三探针法测量单晶硅片的导电类型。
3．实验原理3.1半导体的导电类型是半导体材料重要的基本参数之一。
在半导体器件的生产过程中经常要根据需要采用各种方法来测定单晶材料的导电类型。
测定材料导电类型的方法有很多种，这里介绍常用的几种测定导电类型的方法，即冷热探针法、单探针点接触整流法和三探针法。
3.1.1 冷热探针法冷热探针法是利用半导体的温差电效应来测定半导体的导电类型的。
在图1a中，P型半导体主要是靠多数载流子——空穴导电。
在P型半导体未加探针之前，空穴均匀分布，半导体中处处都显示出电中性。
当半导体两端加上冷热探针后，热端激发的载流子浓度高于冷端的载流子浓度，从而形成了一定的浓度梯度。
于是，在浓度梯度的驱使下，热端的空穴就向冷端做扩散运动。
随着空穴不断地扩散，在冷端就有空穴的积累，因而带上了正电荷，同时在热端因为空穴的欠缺(即电离受主的出现)而带上了负电荷。
上述正负电荷的出现便在半导体内部形成了由冷端指向热端的电场。
于是，冷端的电势便高于热端的电势，冷热两端就形成了一定的电势差，这一效应又称为温差电效应，这个电势差又称为温差电势。
如果此时在冷热探针之间接入检流计，那么，在外电路上就会形成由冷端指向热端的电流，检流计的指针就会向一个方向偏转。
从能带的角度来看，在没有接入探针前，半导体处于热平衡状态，体内温度处处相等，主能带是水平的，费米能级也是水平的。
在接入探针以后，由于冷端电势高于热端电势，所以冷端主能带相对于热端主能带向下倾斜，同时由于冷端温度低于热端，故热端的费米能级相对于冷端的费米能级来说，距离价带更远，如图1b所示。
如果我们将上述的P型半导体换成N型半导体，则电子做扩散运动，在冷端形成积累。
由于电子带有负电荷，所以，冷端电势低于热端电势，在外电路形成的电流从热端指向冷端，检流计向另一方向偏转。
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测试项目 晶向
测量方法 (1)光图定向 (2)X 射线照相法
(3)X 射线衍射仪
对象和特点
可测晶向及其偏离角，设备简单 适用于晶向完全不知的定向，精度 较高，但 操作复杂，用于研究 适用于晶向大致已知的定向和定向 切割，精
度高、操作简便
(1)化学腐蚀和金相观察
半导体材料测量(measurement for semiconductor material)
用物理和化学分析法检测半导体材料的性能和评价其质量的方法。它对探索新材料、新器件和改进 工艺控制质量起重要作用。在半导体半 barl 材料制备过程中，不仅需要测量半导体单晶中含有的微量杂质 和缺陷以及表征其物理性能的特征参数，而且由于制备半导体薄层和多层结构的外延材料，使测量的内容 和方法扩大到薄膜、表面和界面分析。半导体材料检测技术的进展大大促进了半导体科学技术的发展。半 导体材料测量包括杂质检测、晶体缺陷观测、电学参数测试以及光学测试等方法。
计算出霍耳迁移率μ H 来，它与漂移迁移率(或电导迁移率)之间有如下关系：
。
式中μ C 和μ H 分别是漂移迁移率和霍耳迁移率，cm2／(v•s)；r 称为霍耳因子，主要与散射 机构、样品温度、能带结构及磁场强度等有关，它是按近于 1 的比例系数。因此常用霍耳迁
移率代替漂移迁移率(见半导体材料霍耳系数测量)。
寿命测量 非平衡少数载流子从注入到因复合而消失，所经历的时间的统计平均值 称为非平衡少数载流子寿命，简称寿命。寿命值与半导体材料中的重金属杂质(如铜、金、 镍等)含量、晶体结构的完整性及材料电阻率有密切的关系，因此寿命值也是表征半导体材 料电学性能的主要参数之一。少子寿命的直观定义是：如果稳定地向半导体中注入非平衡少 数载流子，从停止注入起，少子浓度因复合而减少到起始值的 1／e 所需的时间。测量少子 寿命的方法较多，应用最广泛的是光电导衰退法，又可按信号的获取方法不同而分为直流光 电导法和高频光电导法。光电导衰退法是利用一定波长的脉冲光在半导体材料内激发出非平 衡少数载流子，引起样品的电导率改变，即通过样品的电流或样品上的压降发生变化。根据 电流或电压信号的衰退规律测量非平衡少数载流子的寿命。直流光电导法其样品外加电压是 直流电压。高频光电导法其样品外加电压是高频电压。直流光电导法需要制备良好的电极接 触，而高频光电导法则不需要，使用更方便，因而使用更加广泛。
类型
(2)点接触整流法
(1)四探针法
电阻 率
(2)两探针法 (3)三探针法
(4)扩展电阻法
单晶、异型层或低阻衬底上高阻层外延材料、扩散层，电阻率 范围 10-3
～1 0-4Ω cm，讯速非破坏性
适用于硅锭
相同导电类型或低阻衬底的外延材料
硅单晶微区均匀性、外延层、多层结构、扩散层，空间分辨
翠 20nm，电阻率范围 1 0 -3～102Ω cm
表 1 半导体晶体中杂质检测法
分析方法
对 象
特
点
灵敏度
晶
体
晶
体
发射光谱
可同时分析几十种元素
薄
(O．01～100)×10-6
质谱
对全部元素灵敏度几乎相同
膜
(1～10)×10-9
离子探针
适合于表面和界面的薄层微区分析，可达 1 个原子
表
一般元素 1×10-6 轻元素，1×10-9
俄歇电子能谱
层量级
面
1×10-6
设备简单、效率高，用于常规测试
准确性 精度可达 30’ 精度可达 1’
位错
(2)X 射线形貌 相
微缺陷
化学腐蚀和金相观察
(1)解理染色法
外延层厚 度
(2)红外干涉法
(3)X 射线干涉法
损伤 层
X 光双晶衍射法
穿透深度约 50μ m，可测量晶体中位
错、层
错、应力和杂质团 观测无位错硅单晶中的点缺陷和杂
(1)霍尔测量法
(2)范德堡法
载流子浓 度
(3)电容一电压法
单晶或高阻衬底上低阻外延层，同时获得电阻率、迁移率和导电类型
均匀的、任意形状的样品，其他同上 低阻衬底外延层中载流子浓度的剖面分布，由于结或势垒雪 崩击穿的影 响，可测深度受限制，浓度范围 l014～5×l017／cm3
(4)电化学电容一电压法 多层结构外延材料，浓度和深度不受限制
半导体材料电学参数测量(electric parameter measurement for semiconductor material)
电学参数是半导体材料钡 0 量的重要内容。它主要包括导电类型、电阻率、寿命和迁 移率测量。
导电类型测量 半导体的导电过程存在电子和空穴两种载流子。多数载流子是电子 的称 n 型半导体；多数载流子是空穴的称 p 型半导体。测量导电类型就是确定半导体材料中 多数载流子的类别。常用的方法有冷热探针法、整流法等。冷热探针法是利用温差电效应的 原理，将两根温度不同的探针与半导体材料表面接触，两探针间外接检流计(或数字电压表) 形成一闭合回路，根据两个接触点处存在温差所引起的温差电流(或温差电压)的方向可以确 定导电类型。整流法是利用金属探针与半导体材料表面容易构成整流接触的特点，可根据检 流计的偏转方向或示波器的波形测定导电类型。常用三探针或四探针实现整流接触。霍耳效 应亦可测定半导体材料的导电类型。
补偿 度
载流子浓 度
(1)晶棒重熔法
适用于以磷、硼为主杂质且均匀分布的硅单晶
(2)低温霍尔测量 (1)热激电流 (2)热激电容 (3)光电容
(4)深能级的瞬态谱
适用于硅、锗、化合物半导体材料 可测距带边>o．2eV，时间常数>10-4s 的缺陷能级 同上，都用于 pn 结缺陷能级位置浓度的测定
灵敏度高，可测Δ E>o．3eV，时间常数>102s 的缺陷能级
式中 VT 为探针间的电位差，mV；I 为通过样品的直流电流，mA；A 为样品截面积，cm2； L 为探针间距，cm。直线四探针法是用一直线排列的四根探针与一相对于探针间距是半无穷 大的样品表面压触，外面探针通过恒定直流电流，测定中间两根探针的电位差(图 2)。
图 2 四探针法测量半导体电阻率示意图
迁移率测量 半导体中存在外加电场时，载流子在电场中作漂移运动。低电场下， 载流子的漂移速度与电场强度成正比，单位电场作用下，载流子获得的漂移速度称载流子的 漂移迁移率μ (又称电导迁移率)。迁移率与半导体材料中的杂质浓度、缺陷密度及温度有关。 漂移迁移率的测量需在样品上制备两个有一定间距的整流接触，并使其分别处于正向和反向 偏置状态。正向偏置结外加一正向脉冲电压，即有少数载流子注入，反向偏置结收集少数载 流子。可根据示波器观察少子收集的波形，并计算出少子的漂移迁移率。亦可以从霍耳系数
扩展电阻，在接触状态不变时仅与半导体材料电阻率有关的原理：
式中 RS 为扩展电阻，Ω ；ρ 为样品电阻率，Ω cm；ɑ为有效电接触半径， cm。扩展电阻法对测量半导体材料微区电阻率尤为重要，它可以确定体积为 10-10cm。区域 的电阻率，分辨率可达 1μ m。因此适用于抛光片、单层或多层结构外延层电阻率的测量， 还可依此确定外延层(或扩散层)的厚度和过渡区的宽度。范德堡法适用于薄片状样品的电阻 率测试，它要求样品的厚度和电阻率均匀，且无空洞。可在样品的边缘上制备 A、B、C、D
灵敏度高(10-4)，分辨率高(>0.03eV)，时间常数 10μ s，能
级范围宽，n-
样品的电阻率可用下式计算：
式中 S 为探针系数，cm；V23 为
中间两根探针电位差的测量值，mV；I14。为通过样品的电流，mA；对于直线排列的四探针，
探针系数 S 为：
式中 S1、S2 和 S3 分别
为相应的探针间的距离，cm。应用直线四探针法测量时，还必须考虑样品的边界影响和由探
针游移引起的误差。扩展电阻法是利用单根探针与半导体材料接触时，电流展开效应引起的
数载流子寿命的方法有多种，广泛应用的是交流光电导衰退法，简便迅速，测量范围为 10～103μ s。，适
合于锗、硅材料。半导体材料电学参数测量方法列于表 3 中。
表 3 半导体材料电学参数测量方法
测试项目 导电
测量方法 (1)冷热探笔法
对象和特点
适用于电阻率不太高的材料，硅<100Ω cm；锗<20Ω cm 不适于低阻材料，硅，l~100Ω cm；锗，不适用。
电阻率测量电阻率是长 1cm，截面积 1cm2 材料的电阻，它反映了半导体材料导电能力 的大小。测量电半阻率的方法较多，最基本的有两探针法、直线四 探针法、扩展电阻法和专 门用于薄片状半导体材料的范德堡法等。两探针法是在一电阻率均匀的规则样品上通过恒定 的直流电流，两根沿电流方向排列的探针与样品压触，测量两根探针间的电位差(图 1)。
质形成
的微缺陷团 载流子浓度和厚度不受限制
不适用于高阻层，非破坏性，同质 外延 1～
102μ m；异质外延 0．3～103μ m 厚度测量可达 0.1μ m
可观测晶片经化学机械抛光后的表 面缺陷
和应力划痕等
分辨率±0.5μ m
误差±10％
电学参数测试 半导体材料的电学参数与半导体器件的关系最密切，因此测量与半导体导电性有 关的特征参数成为半导体测量技术中最基本的内容。电学参数测量包括导电类型、电阻率、载流子浓度、 迁移率、补偿度、少子寿命及其均匀性的测量等。测量导电类型目前常用的是基于温差电动势的冷热探笔 法和基于整流效应的点接触整流法。电阻率测量通常采用四探针法、两探针法、三探针法和扩展电阻法， 一般适用于锗、硅等元素半导体材料。霍尔测量是半导体材料中广泛应用的一种多功能测量法，经一次测 量可获得导电类型、电阻率、载流子浓度和迁移率等电学参数，并由霍尔效应的温度关系，可以进一步获 得材料的禁带宽度、杂质的电离能以及补偿度。霍尔测量已成为砷化镓等化合物半导体材料电学性能的常 规测试法。后来又发展了可以测量均匀的、任意形状样品的范德堡法，简化了样品制备和测试工艺，得到 了普遍的应用。另一类深能级杂质，其能级处于靠近禁带中心的位置，在半导体材料中起缺陷、复合中心 或补偿的作用，而且也可与原生空位形成络合物，它对半导体材料的电学性质产生重大影响。对这种深能 级杂质的检测比较困难，目前用结电容技术进行测量取得了较大进展，所用方法有热激电容法、光电容法 和电容瞬态法，后又发展了深能级瞬态能谱法，可以快速地测量在较宽能量范围内的多个能级及其浓度。 外延材料中载流子浓度的剖面分布采用电容一电压法，可测深度受结或势垒雪崩击穿的限制，随浓度的增 加而减小。在此基础上建立的电化学电容一电压法，它是利用电解液阳极氧化来实现载流子浓度剖面分布 的连续测量，特别适用于Ⅲ-V 族化合物半导体材料和固溶体等多层结构的外延材料。测量半导体材料中少