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本征半导体前沿信息_本征半导体温度升高后两种载流子浓度仍然相等(2024年11月实时热点)

内容来源：麦吉窗影视所属栏目：教程更新日期：2024-11-28

本征半导体

𐟚€北大汇丰微电学与固电学考研全攻略𐟌Ÿ 准备考研的同学们，刚开始复习专业课的时候，一定要根据往年的考试大纲，把所有的参考书都仔细看一遍，对考试范围有个大致的了解。即使有些知识点考得频率不高，也不要掉以轻心。为了帮助大家少走弯路，我整理了一些北大汇丰微电子学与固体电子学的考研资料，供大家参考。考情分析𐟓Š 真题解读：根据近几年的历年真题分析，我发现专业课考试难度较大，考题较为灵活，与社会热点关联更深。同时，考试也非常关注考生的知识面。以下是具体的题型和分值分布： 824 半导体物理名词解释：6道，每道5分，共30分简答题：2道，每道15分，共30分画图：1道，15分求解题：2道，每道30分，共60分备考建议𐟓š 报考北大需要扎实的基础，不是通过所谓的押题和划重点就能考上的。以下是一些备考建议：半导体晶体结构和半导体的结合性质半导体中的电子状态：半导体能带的形成，Ge、Si、GaAs能带结构，有效质量、空穴、杂质和缺陷能级热平衡下半导体载流子的统计分布：状态密度、费米能级、本征半导体和杂质半导体的载流子浓度，简并半导体和重掺杂效应半导体的导电性：半导体导电原理，载流子的漂移运动、迁移率、散射机构，半导体电阻率（电导率）随温度和杂质浓度的变化规律，强电场效应、热载流子，负阻效应非平衡载流子：非平衡载流子与准费米能级，非平衡载流子注入与复合，复合理论，非平衡载流子寿命，爱因斯坦关系，载流子漂移、扩散运动，缺陷效应，连续性方程 pn结：平衡与非平衡pn结特点及其能带图，pn结的I-V特性、电容特性、开关特性、击穿特性金属和半导体接触：半导体表面态，表面电场效应，金属与半导体接触特性、MIS结构电容-电压特性半导体异质结：异质结的形成机理、能带图半导体的光学性质及光电效应：半导体的光吸收，半导体光电导，半导体光生伏特效应，半导体发光及半导体激光器半导体热电、磁电及压阻效应：半导体热传导及热电效应，半导体的霍耳效应，半导体的压阻效应相信自己𐟒ꊊ夜以继日的努力，都是为了更广阔的未来。相信你一定能成功上岸，来年我们换个身份相见！加油，考研人！

半导体的分类：n型和p型半导体详解 𐟓Œ 半导体根据其导电性质可以分为三大类：本征半导体、n型半导体和p型半导体。 𐟌🠦œ쥾半导体是指禁带中没有杂质能级，其导电性主要依靠导带中的电子和价带中的空穴共同作用。激发到导带上的自由电子数量与留在价带中的空穴数量总是成对出现，浓度相等。 𐟍Ž n型半导体和p型半导体则是指价带与导带之间出现了杂质能级。当杂质能级靠近导带下方，且其上的电子能激发到导带时，该杂质能级称为施主能级，这种以电子导电的半导体就是n型半导体。 𐟍 相反，当杂质能级靠近价带上方，且可以接受价带上激发的价电子，使价带产生一定的空穴，该杂质能级称为受主能级，这种以空穴导电的半导体称为p型半导体。 𐟍’ 由于n型半导体和p型半导体在禁带中引入了杂质能级，禁带宽度减小，因此它们比本征半导体更容易导电。 𐟔 例如，在本征半导体纯硅单晶中加入杂质磷或硼，可以形成n型半导体和p型半导体。硅单晶的禁带宽度为1.1 eV，而磷引入的施主能级与导带之间宽度为0.044 eV；硼产生的受主能级与满带间的宽度为0.045 eV，即n型半导体和p型半导体具有较本征半导体更优的导电性。 𐟒ᠥ› 此，通过掺杂，半导体的导电性显著提高，不影响其作为电化学催化剂的使用。

金属电阻与半导体电阻的本质区别如下： 1. **载流子类型及浓度**： - **金属**：载流子主要是自由电子。金属原子的最外层电子受原子核束缚较弱，在室温下这些电子可以轻易脱离原子核的束缚，成为自由电子在金属中自由移动，所以金属中自由电子浓度较高，这使得金属具有良好的导电性，电阻相对较低。例如，铜、铝等常见金属就是因为有大量的自由电子而成为优良的导体。 - **半导体**：载流子有两种，即带负电的自由电子和带正电的空穴。在纯净的半导体中，本征激发会使部分价电子获得足够的能量挣脱共价键的束缚成为自由电子，同时在共价键中留下一个空位，即空穴。半导体中的自由电子和空穴数量相对较少，所以纯净半导体的电阻较高。不过，半导体的载流子浓度可以通过掺杂杂质来改变，从而改变其导电性能和电阻大小。 2. **能带结构**： - **金属**：金属的价带和导带是部分重合的，或者说其能带结构中存在半满带。这意味着电子很容易从价带跃迁到导带，从而形成电流，因此金属的导电性较好，电阻较低。 - **半导体**：半导体的禁带宽度介于导体和绝缘体之间。在一定温度下，半导体中的少量电子可以从价带被激发到导带，使半导体具有一定的导电性。当温度升高时，更多的电子可以被激发到导带，从而使半导体的导电能力增强，电阻降低。 3. **电阻与温度的关系**： - **金属**：金属的电阻随温度升高而增大。温度升高会使金属原子的热振动加剧，这会增加自由电子与原子实之间的碰撞概率，导致电子的定向移动受到更大的阻碍，从而使电阻增大。 - **半导体**：半导体的电阻随温度变化较为复杂。对于本征半导体，在一定温度范围内，温度升高会使更多的电子从价带激发到导带，同时也会使载流子的迁移率下降，但前者的影响大于后者，所以总体上电阻随温度升高而减小。对于杂质半导体，在杂质未完全电离时，温度升高会使杂质电离程度增加，载流子浓度增加，电阻减小；当杂质完全电离后，温度升高主要导致载流子的迁移率下降，电阻增大。 4. **电阻的影响因素**： - **金属**：金属的电阻主要受材料的纯度、晶格结构缺陷以及加工工艺等因素的影响。纯度越高、晶格结构越完整、加工工艺越好，金属的电阻越小。例如，高纯度的金属导线电阻相对较低，而含有杂质或存在晶格缺陷的金属材料电阻会增大。 - **半导体**：半导体的电阻除了受温度影响外，还受杂质浓度和类型的影响非常大。通过掺杂不同类型和浓度的杂质，可以改变半导体的导电类型（如从本征半导体变为n型或p型半导体）和电阻大小，从而满足不同的电子器件需求。

#振兴新突破辽宁杠杠滴# #新时代六地辽宁杠杠滴# #有一种美好叫辽宁# 【厉害了！辽宁材料实验室取得重要研究成果】来源：辽宁日报　　辽宁材料实验室研究人员近期在二硫化钼的n型半导体场效应晶体管低温欧姆接触稳定可靠制备上取得了重要进展，研究成果以“Fractional quantum Hall phases in high-mobility n-type molybdenum disulfide transistors”为题于2024年10月30日在Nature Electronics杂志在线发表。本研究在辽宁材料实验室与山西大学主导下，由法国巴黎高等师范学院、北京大学、香港科技大学、纽约Flatiron研究所等国内外多个实验与理论团队合作完成。　　研究人员将硫化钼少层晶体用氮化硼进行封装，其中顶部氮化硼薄层采用预图案化的二维微米尺寸窗口进行铋电极热蒸发接触。所得器件在较低载流子浓度即可具有全温区（毫开尔文至室温）欧姆接触和高迁移率（如图）。在毫开尔文温度、强磁场下观测到填充系数niu=1的量子极限和⅖、⅘填充的分数量子化横向电导平台。这是目前能够通过电输运（非拓扑平带体系）观测到分数量子霍尔效应的首个二维本征带隙n型半导体材料。该实验结果为基于二维半导体的低温高迁移率电子晶体管（HEMT）、低温放大器等纳米电子学器件提供了可能方案。　　（辽宁日报记者：孔爱群）

晶圆制造全流程解析：从原材料到封装晶圆制造是半导体行业的基础，它涉及到从原材料到最终产品的复杂流程。以下是晶圆制造的主要步骤和关键技术：原材料准备 𐟌𑊩斥…ˆ，我们需要从多晶硅棒开始。多晶硅是一种未掺杂的本征材料，通过直拉法或液体掩埋直拉法，可以将多晶硅转化为单晶硅。多晶硅棒的制备 𐟏—️ 在直拉法中，通过高频线圈加热多晶硅棒和籽晶，使其从多晶转变为单晶。这个过程需要控制转速、拉速和熔物温度等参数，以确保晶体的质量。晶体生长 𐟌𑊦™𖤽“生长是晶圆制造的核心步骤。在熔化区域，通过控制气体成分和压力，可以获得不同杂质含量的晶体。生长出的晶体可以是N型或P型，具体取决于掺杂类型。晶体缺陷 𐟔 晶体缺陷是影响晶圆质量的关键因素。点缺陷和位错是两种常见的晶体缺陷。点缺陷是由于晶体中的杂质原子挤压晶体结构引起的应力所致，而位错则是由于晶体生长条件和晶格内晶格应力引起的。晶圆处理 𐟔犦™𖥜†处理包括磨定向指示、导电类型（N型或P型）的确定、电阻测量、晶体定向、直径磨削、截断、背面处理、切片、晶圆刻号、化学机械抛光（CMP）等步骤。这些步骤都需要精密的操作和严格的控制，以确保晶圆的平整度和均匀性。晶圆评估与包装 𐟓抦œ€后，晶圆经过评估和包装，准备用于后续的半导体器件制造。评估包括对晶体缺陷和杂质含量的检查，以确保晶圆符合质量标准。包装则是为了保护晶圆在运输和存储过程中的安全。通过以上步骤，我们就可以得到高质量的晶圆，它们是现代电子设备的基础。

【厉害了！辽宁材料实验室取得重要研究成果】 #新时代六地辽宁杠杠滴##振兴新突破辽宁杠杠滴# 　　辽宁材料实验室研究人员近期在二硫化钼的n型半导体场效应晶体管低温欧姆接触稳定可靠制备上取得了重要进展，研究成果以“Fractional quantum Hall phases in high-mobility n-type molybdenum disulfide transistors”为题于2024年10月30日在Nature Electronics杂志在线发表。本研究在辽宁材料实验室与山西大学主导下，由法国巴黎高等师范学院、北京大学、香港科技大学、纽约Flatiron研究所等国内外多个实验与理论团队合作完成。　　研究人员将硫化钼少层晶体用氮化硼进行封装，其中顶部氮化硼薄层采用预图案化的二维微米尺寸窗口进行铋电极热蒸发接触。所得器件在较低载流子浓度即可具有全温区（毫开尔文至室温）欧姆接触和高迁移率（如图）。在毫开尔文温度、强磁场下观测到填充系数niu=1的量子极限和⅖、⅘填充的分数量子化横向电导平台。这是目前能够通过电输运（非拓扑平带体系）观测到分数量子霍尔效应的首个二维本征带隙n型半导体材料。该实验结果为基于二维半导体的低温高迁移率电子晶体管（HEMT）、低温放大器等纳米电子学器件提供了可能方案。　　（辽宁日报记者：孔爱群）#有一种美好叫辽宁#

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