先进半导体材料的性质

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1.物理化学性质
我们目前主要研究内容为结晶性半导体，分 为元素半导体和化合物半导体两种。 物理性质：原子量、晶体结构、晶格常数、 介电常数、禁带宽度、载流子浓度等。 化学性质：密度、熔点、沸点、黏度、稳定 性、蒸发热、化学反应等。
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2.电学性质
2.1 电导率
半导体中电导率为
nqn pq p
3.光学性质
半导体的光学常数通常用折射率、消光系数 和吸收系数来表征。这些参数与固体电学常数之 间的关系，可以用麦克斯韦方程组经典理论导出。 目前研究的热点是讨论半导体材料的光吸收、光 电导、光生伏特效应和发光现象。
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4.热电性质
半导体具有比金属大得多的温差电动势，也 就是说，在热能与电能的转换过程中，半导体具 有较高的转换效率。 半导体的热电性质已在温差发电、温差制冷 等方面得到了广泛的应用。
dp ( x) dn( x) qDn 扩散电流密度为：J qD p dx dx
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2.电学性质
2.4载流子的漂移扩散，爱因斯坦关系式
半导体内总电流
扩散+漂移
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2.电学性质
2.4载流子的漂移扩散，wenku.baidu.com因斯坦关系式
在平衡态时，净电流为0
dn J n qn n qDn 0 dx qDn 0 qn n qn kT kT kT Dp p Dn n q q
dn n q dx kT
2.电学性质
2.5 连续性方程
小注入下，则单位体积内空穴随时间的变化率应当是
p 2 p p | E | p Dp 2 p | E | p p gp t x x x
这就是漂移和扩散运动同时存在时少子所遵守的运动 方程，称为连续性方程式。
漂移电流密度为：
J J n J p (nqn pq p ) E
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2.电学性质
2.3 扩散系数
dp ( x) 浓度梯度： dx
空穴扩散流密度： S p
dp( x) Dp dx
比例系数 Dp 称为空穴扩散系数，单位是cm2/s，它反 映了非平衡少数载流子扩散本领的大小。
先进半导体材料的性质
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半导体的材料基本性质是由其组成与结构决 定的，同时半导体材料的性质受杂质和缺陷的影 响也很大。所以在之前的课程我们学习过了半导 体材料的组成、结构、杂质、缺陷与材料性能之 间的关系。这些知识点主要用于材料的制备、改 善材料的性能以及寻找新材料，揭示半导体材料 的特性的本质。帮助我们设计、探索、合成、和 制备新的具有预定性能的半导体材料。
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5.磁效应性质
半导体在磁场中发生的各种效应，这些效应 包括：半导体在电场和磁场中表现出来的霍尔效 应，磁阻效应以及光照或存在温度梯度时所表现 出来的磁光效应、光磁电效应、热磁效应等。
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N型半导体 n>>p P型半导体 p>>n 本征半导体 n p ni
nqn
nq p
ni q(n p )
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2.电学性质
2.2 迁移率
漂移速度： 迁移率：
vd E
vd / E
称为电子（空穴）迁移率，表示单位场强度下电 子的平均漂移速度，单位是m2∕V·s或cm2∕V·s。