半导体物理 (3)精.ppt

半导体物理半导体物理第1页，本讲稿共17页半导体半导体第2页，本讲稿共17页u1833，法拉第（Michael Faraday）发现某些化合物（例如硫化银）电阻具有负温度系数-发现半导体发现半导体 u1839年，法国科学家埃德蒙贝克勒耳（Alexandre-Edmond Becquerel）发现，当光照在半导体材料上时，半导体材料的不同部位之间会产生电势差，这种现象后来被称为“光生伏特效应光生伏特效应”。（时年19岁）u1873年Willough Smith发现硒在受照射时能够容易传导电流的现象，即光电导现象半导体物理 Semiconductor Physics Michael Faraday（1791-1867）英国物理学家、化学家，英国物理学家、化学家，也是著名的自学成才的也是著名的自学成才的科学家。生于萨里郡纽科学家。生于萨里郡纽因顿一个贫苦铁匠家庭。因顿一个贫苦铁匠家庭。仅上过两年小学。仅上过两年小学。第3页，本讲稿共17页u1874年年，布劳恩（F.Braun）注意到金属和硫化物接触时有整流特性u1979年，年，霍尔发现霍尔效应u1906年年，美国电机发明家匹卡(G.W.Pickard，18771956)，才发明了第一个固态电子组件，使用金属与硅或硫化铅相接触所产生的整流功能，来侦测无线电波。u1926年，费米-狄拉克统计u1928年，年，布洛赫定理u1929年，年，派尔斯（Rudolf Peierls)，能带理论u1938年，年，波欧(Robert Pohl，18841976)与赫希(Rudolf Hilsch)，第一个固态放大器半导体物理 Semiconductor Physics第4页，本讲稿共17页u1939年，年，肖特基(Walter Schottky，18861976)，金属半导体整流理论u1942年，贝特(Hans Bethe，19062005)提出热电子发射理论(thermionic emission)，1967年诺贝尔奖获得者。u1947年，贝尔实验室的巴丁（John Bardeen 19081991）与布莱登(Walter Brattain 19021987)发明点接触晶体管，William Shockley（1910-1989）是研究小组组长。半导体物理 Semiconductor Physics第5页，本讲稿共17页u1952年4月，西方电器、雷神(Raytheon)、美国无线电(RCA)与奇异(GE)等公司，则生产出商用的双极型晶体管。u1952年，英国的杜默(Geoffrey W.A.Dummer)提出集成电路的构想u1954年，第一颗以硅做成的晶体管才由美国德州仪器公司(Texas Instruments)开发成功；u1956年诺贝尔物理学奖授予肖克莱（William Shockley，1910-1989）、巴丁（John Bardeen，1908-1991）和布拉顿（Walter Brattain，1902-1987），以表彰他们对半导体的研究和晶体管效应的发现。半导体物理 Semiconductor Physics第6页，本讲稿共17页u1957年年，江崎发现隧道效应u1958年年，仙童半导体公司(Fairchild Semiconductor)发展出平面工艺技术(planar technology)，借着氧化、黄光微影、蚀刻、金属蒸镀等技巧，可以很容易地在硅芯片的同一面制作半导体组件。仙童公司由肖克莱手下的“八叛徒”成立，是英特尔和AMD之父。u1958年，德州仪器公司(Texas Instruments)的基尔比(Jack Kilby，19232005)发明集成电路半导体物理 Semiconductor Physics第7页，本讲稿共17页u1960年年，外延(epitaxy)技术也由贝尔实验室发展出来了。u1964年年，莫尔(Gordon Moore)提出莫尔定律(Moores law)，半导体芯片上集成的晶体管和电阻数量将每年翻一番。u1968年年，英特尔公司成立半导体物理 Semiconductor PhysicsGordon Moore1929-第8页，本讲稿共17页u1969年年，IBM的迪纳(R.H.Dennard)发明了动态随机存储器u1970年年，通用微电子(General microelectronics)与通用仪器公司(General Instruments)，解决了硅与二氧化硅界面间大量表面态的问题，开发出金属氧化物半导体晶体管(metal-oxide-semiconductor，MOS)；u1971年11月15日，世界上第一个微处理器4004诞生，它包括一个四位的平行加法器、十六个四位的缓存器、一个储存器(accumulator)与一个下推堆栈(push-down stack)，共计约二千三百个晶体管.半导体物理 Semiconductor Physics第9页，本讲稿共17页u1973年年 IBM公司的江崎L.Easki因为发现半导体半导体量子隧道效应获得Nobel物理学奖u2000年年的诺贝尔物理奖，颁给俄罗斯艾尔菲物理技术学院(Ioffe Physico-Technical Institute)的阿法洛夫(Z.I.Alferov)、美国加州圣塔巴巴拉大学的克洛姆(H.Kroemer)、以及美国德州仪器公司的基尔比(J.S.Kilby)。他们三个人的得奖理由，是因为研究成果奠定了现代信息科技的基石，尤其是有关于快速晶体管、激光二极管和集成电路的发明。半导体物理 Semiconductor Physics第10页，本讲稿共17页关于课程：关于课程：u课程对象课程对象：微电子及物理专业本科生u课程目的课程目的：了解半导体的结构、电学、光学、磁学（自旋）及输运特性u课程语言课程语言：汉语u课程要求课程要求：按时参加 积极参与 半导体物理 Semiconductor Physics第11页，本讲稿共17页讲课教师讲课教师:u姓姓 名名:庞智勇庞智勇u实验室地址实验室地址:新校光电所新校光电所207u实验室电话实验室电话:(883)64329-8208uE-mail:半导体物理 Semiconductor Physics第12页，本讲稿共17页授课时间：授课时间：周三：周三：1-2 节节周五：周五：3 4 节节 半导体物理 Semiconductor Physics授课地点：授课地点：理理综综楼楼113d第13页，本讲稿共17页参考书目：参考书目：u半半导导体物理学体物理学 刘恩科刘恩科 朱秉升朱秉升 罗罗晋生晋生u半半导导体物理学体物理学 第二版第二版 叶良修叶良修uSemiconductor Physics-An Introduction,K.SeegeruSemiconductor Physical Electronics,Sheng S.Li半导体物理 Semiconductor Physics第14页，本讲稿共17页课程作业：课程作业：u每章结束会布置12道作业题，要求独立独立认真按时完成u作业完成情况是判定平时成绩的重要因素u作业不允许抄袭半导体物理 Semiconductor Physics第15页，本讲稿共17页成绩评定依据成绩评定依据u考试成绩 （70%）u课后作业 （15%）u课堂表现 （15%）半导体物理 Semiconductor Physics第16页，本讲稿共17页主要内容：主要内容：u半导体结构半导体结构u半导体的能带与能级半导体的能带与能级u载流子及非平衡载流子载流子及非平衡载流子u半导体电输运半导体电输运u半导体光学半导体光学uPN结结u半导体自旋物理半导体自旋物理*半导体物理 Semiconductor Physics第17页，本讲稿共17页