P型硅和N型硅

P型硅和N型硅

我们把导电能力介于导体和绝缘体之间的这一类材料统称为半导体。完全不含杂质且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。绝对地纯净的半导体是不存在的，一般来说，将导电主要由材料的本征激发决定的纯净半导体称为本征半导体。硅和硅都是四价元素，其原子核最外层有四个价电子。它们都是由同一种原子构成的“单晶体”，属于本征半导体。

在本征半导体中掺入特定的杂质就可以制成P型半导体和N型半导体；在本征半导体硅中掺入微量的特定杂质——三价元素铟，铟原子将替代了硅晶体中某些硅原子的位置。由于铟的价电子只有三个，掺入后，它的三个价电子分别和相邻的三个硅原子的价电子组成共价键，那么第四个共价键必然缺少一个电子，这就留下了一个空穴。图1是掺杂后结构状态的平面示意图，其中浅色圈代表硅原子，深色圈代表铟原子显然。只需掺入一个铟原子，就会出现一个空穴。尽管掺入的杂质铟是微量的，但是其激发的空穴大大超过本征半导体中的电子空穴对，使空穴总数量大大增加。所以它的导电能力大大提高。导电能力随掺杂量大而增大。这种掺杂硅半导体我们称之为P型硅半导体。

如果在本征半导体硅中掺入微量的五价元素磷，由于磷的价电子有五个，掺入后，它的四个价电子分别和相邻的四个硅原子的价电子组成4个共价键，结果还有多余一个电子，这个电子将成为自由电子。图2是掺杂后结构状态的平面示意图，其中浅色圈代表硅原子，深色圈代表磷原子。同样磷元素贡献的自由电子大大超过本征的电子空穴对，此时形成的我们称为N型硅半导体。

图1 硅掺铟后结构状态平面示意图图2 硅掺磷后结构状态平面示意图所以，在本征半导体硅中加入微量的3价元素（硼、镓、铟），就得到P型硅半导体，内部载流子数量大大增加，且多数载流子是空穴，还有少数载流子自由电子；在本征半导体中加入微量的5价元素（磷），就得到N型硅半导体，内部载流子数量大大增加，且多数载流子是自由电子，还有少数载流子空穴。

在外观上，p型硅片和n型硅片的缺口按切向不同而不同。见下图所示：

PN型半导体的形成及原理

P N型半导体的形成及 原理 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

半导体的导电原理 如图所示，不含杂质的半导体称为本征半导体。半导体硅和锗的最外层电子有四个，故而称它为四价元素，每一个外层电子称为价电子。为了处于稳定状态，单晶硅和单晶锗中的每个原子的四个价电子都要和相邻原子的价电子配对，形成所谓的共价键。但是共价键中的电子并不像绝缘体中的电子结合的那样紧，由于能量激发（如光照、温度变化），一些电子就能挣脱原有的束缚而成为自由电子。与此同时，某处共价键中失去一个电子，相应地就留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴总是成对出现的。 如果在本征半导体两端加以电压，则会有两种数量相等的运载电荷的粒子（称作载流子）产生电流。一种是由自由电子向正极移动，形成的电子电流；另一种是空穴向负极移动形成的空穴电流，如下图所示。空穴电流的形成好像电影场中，前排座位空着，由后排人逐个往前填补人，人向前运动，空位向后运动一样（空穴本身并不会移动，因后面的自由电子与前面的空穴结合，而后面又因缺少了自由电子所以又产生了新的空穴，所以看起来像是空穴也在移动）因此，在半导体中同时存在着电子导电和空穴导电，但由于这两种载流子数量很

少，所以本征半导体导电能力远不如金属中的自由电子。 P型半导体和N型半导体的形成 如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅（Si）中掺入少量的五价磷（P）或三价硼（B）元素，就构成了电子型半导体（简称N型半导体）和空穴型半 导体（简称P型半导体）。 如图所示，在纯净半导体中掺入原子外层有三个电子的硼元素。硼原子与相邻硅原子形成共价键时，因缺少一个电子而多一个空穴。每掺入一个硼原子就有一个空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子。同理在

P、N型半导体的形成及原理

半导体的导电原理 如图所示，不含杂质的半导体称为本征半导体。半导体硅和锗的最外层电子有四个，故而称它为四价元素，每一个外层电子称为价电子。为了处于稳定状态，单晶硅和单晶锗中的每个原子的四个价电子都要和相邻原子的价电子配对，形成所谓的共价键。但是共价键中的电子并不像绝缘体中的电子结合的那样紧，由于能量激发（如光照、温度变化），一些电子就能挣脱原有的束缚而成为自由电子。与此同时，某处共价键中失去一个电子，相应地就留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴总是成对出现的。 如果在本征半导体两端加以电压，则会有两种数量相等的运载电荷的粒子（称作载流子）产生电流。一种是由自由电子向正极移动，形成的电子电流；另一种是空穴向负极移动形成的空穴电流，如下图所示。空穴电流的形成好像电影场中，前排座位空着，由后排人逐个往前填补人，人向前运动，空位向

后运动一样（空穴本身并不会移动，因后面的自由电子与前面的空穴结合，而后面又因缺少了自由电子所以又产生了新的空穴，所以看起来像是空穴也在移动）因此，在半导体中同时存在着电子导电和空穴导电，但由于这两种载流子数量很少，所以本征半导体导电能力远不如金属中的自由电子。 P型半导体和N型半导体的形成 如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅（Si）中掺入少量的五价磷（P）或三价硼（B）元素，就构成了电子型半导体（简称N型半导体）和空穴型半导体（简称P型半导体）。

如图所示，在纯净半导体中掺入原子外层有三个电子的硼元素。硼原子与相邻硅原子形成共价键时，因缺少一个电子而多一个空穴。每掺入一个硼原子就有一个空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子。同理在纯净的半导体硅中掺入原子外层有五个电子的磷元素，就形成了N型半导体。

功函数总结解读

功函数:是体现电子传输能力的一个重要物理量,电子在深度为χ的势阱内,要使费米面上的电子逃离金属,至少使之获得W=X-E F的能量,W称为脱出功又称为功函数;脱出功越小,电子脱离金属越容易。另外,半导体的费米能级随掺杂和温度而改变,因此,半导体的功函数不是常数。 功函测量方法:光电子发射阈值法、开尔文探针法和热阴极发射阻挡电势法、热电子发射法、场发射法、光电子发射法以及电子束(或离子束减速电势(retarding potential法、扫描低能电子探针法等。 紫外光电谱(UPS测量功函数 1.测量所需仪器和条件 仪器:ESCALAB250多功能表面分析系统。 技术参数:基本真空为3×10-8Pa, UPS谱测量用Hel(21.22eV,样品加-3.5 V偏压;另外,测量前样品经Ar+离子溅射清洗, Ar+离子能量为2keV,束流密度为 0.5μA/mm2。运用此方法一般除ITO靶材外, 其它样品都是纯金属标样。 2.原理

功函数:φ=hv+ E Cutoff-E Fermi 3.测量误差标定 E Fermi标定:费米边微分 E Cutoff标定:一是取截止边的中点, 另一种是由截止边拟合的直线与基线的交点。 4.注意事项 测试样品与样品托(接地要接触良好,特别是所测试样的表面与样品托之间不能存在电阻。 用Fowler-Nordheim(F-N公式测定ITO功函数 1.器件制备 双边注入型单载流子器件ITO/TPD(NPB/Cu 原料:较高迁移率的空穴传输材料TPD和NPB作有机层,功函数较高且比较稳定的Cu作电极,形成了双边空穴注入的器件。 制备过程:IT0玻璃衬底经有机溶剂和去离子水超声清洗并烘干后,立即置于钟罩内抽真空,在1×10-3 Pa的真空下依次蒸镀有机层(TPD或NPB和金属电极Cu。

N型与P型半导体

N型与P型半导体 什么是N型半导体，什么是P型半导体？ N型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。 在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N 型半导体。在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。 P型半导体也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。 在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，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。 掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。 在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。 n型半导体就是在单晶硅中掺入5族元素杂质，多子为电子， p型半导体是掺入3族杂质，多子为空穴。 更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升，从而改变半导体导电性能。 怎么使N型半导体变成P型半导体？什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体？ N型半导体就是导电载流子是电子，P型半导体就是导电载流子是空穴。N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂（例如在本征Si中掺入5价的磷元素）而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂（例如在本征Si中掺入3价的硼元素）Si为4价所以假设要想把磷掺杂量为X的N 型半导体转为P型当然就是在此N型半导体中掺入大于X量的磷（当然具体掺杂量与工艺及材料有关）半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行，掺杂是半导体工艺中的一步，主要的掺杂方法有离子注入和热扩散 半导体材料中形成pn结,是不是一定要先有p型半导体跟n型半导体? P型硅中是怎么形成pn结的?求解 是的。P型半导体是在单晶硅（锗）中参入微量三价元素，如的硼、铟、镓或铝等，就变成以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴(带正电)叫多数载流子;电子(带负电)叫少数载流子。如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子(带负电)叫多数载流子;空穴(带正电)叫少数载流子。pn结就是把这两种半导体烧结在一起，由电子

常见金属的功函数,具体出处忘了,仅供参考

常见金属的功函数集中，以备查询 Metal Work Function （eV） 银Ag (silver) 4.26 铝Al (aluminum) 4.28 金Au (gold) 5.1 铯Cs (cesium) 2.14 铜Cu (copper) 4.65 锂Li (lithium) 2.9 铅Pb (lead) 4.25 锡Sn (tin) 4.42 铬Cr (Chromium) 4.6 钼Mo(Molybdenum) 4.37 钨Tungsten 4.5 镍Nickel 4.6 钛Titanium 4.33 铍Beryllium 5.0 镉Cadmium 4.07 钙Calcium 2.9 碳Carbon 4.81 钴Cobalt 5.0 钯Pd(Palladium) 5.12 铁Iron 4.5 镁Magnesium 3.68 汞Mercury 4.5 鈮Niobium 4.3 钾Potassium 2.3 铂Platinum 5.65 硒Selenium 5.11 钠Sodium 2.28 铀Uranium 3.6 锌Zinc 4.3 Notes: Source: various (listed in my dissertation). The actual work function is VERY dependent (usually) several factors including morphology, preparation, gas on surface, oxidation... Aluminum is a strange one... Once exposed to atmosphere the surface oxidizes and the effective work function increases to values of 10 or 11 !!!! Most common metals can be roughly assumed to have a work function of ~4.5

型和N型半导体

P型和N型半导体 如果杂质是周期表中第Ⅲ族中的一种元素──受主杂质，例如硼或铟，它们的价电子带都只有三个电子，并且它们传导带的最小能级低于第Ⅳ族元素的传导电子能级。因此电子能够更容易地由锗或硅的价电子带跃迁到硼或铟的传导带。在这个过程中，由于失去了电子而产生了一个正离子，因为这对于其它电子而言是个“空位”，所以通常把它叫做“空穴”，而这种材料被称为“P”型半导体。在这样的材料中传导主要是由带正电的空穴引起的，因而在这种情况下电子是“少数载流子”。如图1所示。 N型半导体 如果掺入的杂质是周期表第V族中的某种元素──施主杂质，例如砷或锑，这些元素的价电子带都有五个电子，然而，杂质元素价电子的最大能级大于锗（或硅）的最大能级，因此电子很容易从这个能级进入第Ⅳ族元素的传导带。这些材料就变成了半导体。因为传导性是由于有多余的负离子引起的，所以称为“N”型。也有些材料的传导性是由于材料中有多余的正离子，但主要还是由于有大量的电子引起的，因而（在N型材料中）电子被称

为“多数载流子”。如图2所示。

P型和N型半导体的应用 由P型半导体或N型半导体单体构成的产品有热敏电阻器、压敏电阻器等电阻体。由P型与N型半导体结合而构成的单结半导体元件，最常见的是二极管；此外，FET也是单结元件。PNP或NPN 以及形成双结的半导体就是晶体管。 （1）用于LED LED在20世纪60年代诞生后就被认定是荧光灯管、灯泡等照明设备的终结者，甚至有人认为LED将会开创一个新的照明时代，最终出现在所有需要照明的场合。LED的工作原理和我们常见的白炽灯、荧光灯完全不同，LED从本质上来说是一种半导体器件。LED的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片，在P 型半导体和N型半导体的交界面就会出现一个具有特殊导电性能的薄层，也就是常说的PN结(PN Junction Transistors)。PN 结可以对P型半导体和N型半导体中多数载流子的扩散运动产生阻力，当对PN结施加正向电压时，电流从LED的阳极流向阴极，

常用金属的电阻率

常见金属的电阻率，都来看看哦 很多人对镀金，镀银有误解，或者是不清楚镀金的作用，现在来澄清下。。。 1。镀金并不是为了减小电阻，而是因为金的化学性质非常稳定，不容易氧化，接头上镀金是为了防止接触不良（不是因为金的导电能力比铜好）。 2。众所周知，银的电阻率最小，在所有金属中，它的导电能力是最好的。 3。不要以为镀金或镀银的板子就好，良好的电路设计和PCB的设计，比镀金或镀银对电路性能的影响更大。 4。导电能力银好于铜，铜好于金！ 现在贴上常见金属的电阻率及其温度系数： 物质温度t/℃电阻率（-6Ω.cm）电阻温度系数aR/℃-1 银20 1.586 0.0038(20℃) 铜20 1.678 0.00393(20℃) 金20 2.40 0.00324(20℃) 铝20 2.6548 0.00429(20℃) 钙0 3.91 0.00416(0℃) 铍20 4.0 0.025(20℃) 镁20 4.45 0.0165(20℃) 钼0 5.2 铱20 5.3 0.003925(0℃~100℃) 钨27 5.65 锌20 5.196 0.00419(0℃~100℃) 钴20 6.64 0.00604(0℃~100℃) 镍20 6.84 0.0069(0℃~100℃) 镉0 6.83 0.0042(0℃~100℃) 铟20 8.37 铁20 9.71 0.00651(20℃) 铂20 10.6 0.00374(0℃~60℃) 锡0 11.0 0.0047(0℃~100℃) 铷20 12.5 铬0 12.9 0.003(0℃~100℃) 镓20 17.4 铊0 18.0 铯20 20 铅20 20.684 (0.0037620℃~40℃) 锑0 39.0 钛20 42.0 汞50 98.4 锰23~100 185.0 常见金属功函数 银Ag (silver) 4.26 铝Al (aluminum) 4.28 金Au (gold) 5.1

1、P型半导体和N型半导体的形成

P型半导体和N型半导体的形成 半导体是由硅、锗等物质组成的导电性介于导体和绝缘体之间的一类物质，向半导体中掺入杂质或改变光照、温度等可改变其导电能力。 半导体的导电原理 不含杂质的半导体称为本征半导体。半导体硅和锗的最外层电子有四个，故而称它为四价元素，每一个外层电子称为价电子。为了处于稳定状态，单晶硅和单晶锗中的每个原子的四个价电子都要和相邻原子的价电子配对，形成所谓的共价键，如上图所示。 但是共价键中的电子并不像绝缘体中的电子结合的那样紧，由于能量激发（如光照、温度变化），一些电子就能挣脱原有的束缚而成为自由电子。与此同时，某处共价键中失去一个电子，相应地就留下一个空位，称为空穴。自由电子和空穴总是成对出现的。 如果在本征半导体两端加以电压，则会有两种数量相等的运载电荷的粒子（称作载流子）产生电流。一种是由自由电子向正极移动，形成的电子电流；另一种是空穴向负极移动 形成的空穴电流，如左图所示。空穴电流的形成

好像电影场中，前排座位空着，由后排人逐个往前填补人，人向前运动，空位向后运动一样。因此，在半导体中同时存在着电子导电和空穴导电，但由于这两种载流子数量很少，所以本征半导体导电能力远不如金属中的自由电子。 P型半导体和N型半导体的形成 如果在本征半导体中掺入少量的杂质，半导体的导电性能将会大大的改善。在纯净的半导体硅（Si）中掺入少量的五价磷（P）或三价硼（B）元素，就构成了电子型半导体（简称N型半导体）和空穴型半导体（简称P型半导体）。 在纯净半导体中掺入原子外层有三个电子的硼元素。硼原子与相邻硅原子形成共价键时，因缺少一个电子耳多一个空穴。如上图所示每掺入一个硼原子就有一个空穴，这种半导体称为P型半导体。在P型半导体中，空穴占多数，自由电子占少数，空穴是多数载流子。 同理在纯净的半导体硅中掺入原子外层有五个电子的磷元素，就形成了N型半导体。

金属及合金表面功函数研究

PLEASE SCROLL DOWN FOR ARTICLE This article was downloaded by: [Su, H. L.] On: 14 March 2011 Access details: Access Details: [subscription number 934653370] Publisher Taylor & Francis Informa Ltd Registered in England and Wales Registered Number: 1072954 Registered office: Mortimer House, 37- 41 Mortimer Street, London W1T 3JH, UK Philosophical Magazine Letters Publication details, including instructions for authors and subscription information: https://www.wendangku.net/doc/6111315759.html,/smpp/title~content=t713695410 Changes of hardness and electronic work function of Zr 41.2Ti 13.8Cu 12.5Ni 10Be 22.5 bulk metallic glass on annealing K. Luo a ; W. Li a ; H. Y. Zhang a ; H. L. Su a a Faculty of Material and Photoelectronic Physics, Key Laboratory of Low Dimensional Materials & Application Technology (Ministry of Education), Xiangtan University, Hunan, Xiangtan 411105, PR China First published on: 02 February 2011 To cite this Article Luo, K. , Li, W. , Zhang, H. Y. and Su, H. L.(2011) 'Changes of hardness and electronic work function of Zr 41.2Ti 13.8Cu 12.5Ni 10Be 22.5 bulk metallic glass on annealing', Philosophical Magazine Letters, 91: 4, 237 — 245, First published on: 02 February 2011 (iFirst) To link to this Article: DOI: 10.1080/09500839.2010.539989 URL: https://www.wendangku.net/doc/6111315759.html,/10.1080/09500839.2010.539989 Full terms and conditions of use: https://www.wendangku.net/doc/6111315759.html,/terms-and-conditions-of-access.pdf This article may be used for research, teaching and private study purposes. Any substantial or systematic reproduction, re-distribution, re-selling, loan or sub-licensing, systematic supply or distribution in any form to anyone is expressly forbidden. The publisher does not give any warranty express or implied or make any representation that the contents will be complete or accurate or up to date. The accuracy of any instructions, formulae and drug doses should be independently verified with primary sources. The publisher shall not be liable for any loss,actions, claims, proceedings, demand or costs or damages whatsoever or howsoever caused arising directly or indirectly in connection with or arising out of the use of this material.

功函数

什么是功函数？ 把一个电子从固体内部刚刚移到此物体表面所需的最少的能量。功函数的大小通常大概是金属自由原子电离能的二分之一。同样地将真空中静止电子的能量与半导体费米能级的能量之差定义为半导体的功函数 单位:电子伏特,eV 功函数的分类： 一般情况下功函数指的是金属的功函数，非金属固体很少会用到功函数的定义。 首先功函数与金属的费米能级是密切关联的，但也并不完全相等。这是由于固体自身所具有的表面效应，原包中靠近表面的电荷分布与理想的无限延伸重复排列的布拉菲格子固体想必严重扭曲。 我们在定义中将功函数理解为从固体中将电子移到表面所需要的最小能量。在电子工程里面功函数对设“计肖特基二极”管或“发光二极管”中“金属-半导体”结以及“真空管”也就显得非常重要。 一般将功函数按照电子能量的来源，或者说是电子受激发的方式将功函数分为“热功函数”和“光电功函数”。 当电子从热能中吸收能量，激发到达表面我们称之为热功函数。 当电子从光子中吸收能量，激发到达表面时我们称之为光电功函数。 功函数的作用： 1）当金属与半导体接触，金属与半导体之间功函数差相对很小时（同时半导体有高浓度的杂质），也就是说接触面势垒很窄的情况下，形成欧姆接触。 2）当半导体与金属功函数相差较多，形成势垒，在金半接触面形成势垒结，形成肖特基二极管（也叫做整流二极管）的结构基础。 3）金半接触金属电子激发到达半导体晶体，激发半导体可发出各种可见光，根据此原理可以制成各种发光二极管，而这里面的激发原理也是与功函数分不开的。 4）在mos晶体管中调节阈值电压，也就是说若要改变mos晶体管的阈值电压，可以通过改变栅极金半功函数实现。 功函数的设计：

N型与P型半导体教程文件

N型与P型半导体

N型与P型半导体 什么是N型半导体，什么是P型半导体？ N型半导体也称为电子型半导体。N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体。 在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成了N型半导体。在N型半导体中，自由电子为多子，空穴为少子，主要靠自由电子导电。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。 P型半导体也称为空穴型半导体。P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体。 在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位子，就形成P型半导体。在P型半导体中，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。 掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能就越强。 在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置，就形成P型半导体。在P型半导体中，空穴为多子，自由电子为少子，主要靠空穴导电。由于P型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故P型半导体呈电中性。空穴主要由杂质原子提供，自由电子由热激发形成。 n型半导体就是在单晶硅中掺入5族元素杂质，多子为电子， p型半导体是掺入3族杂质，多子为空穴。

更深入的理解是通过改变费米能级使得自由电子或空穴的占有率提升，从而改变半导体导电性能。 怎么使N型半导体变成P型半导体？什么条件下可以使N型半导体变成P型半导体？ N型半导体就是导电载流子是电子，P型半导体就是导电载流子是空穴。 N型半导体中之所以是电子导电是因为其在本征半导体基础上进行了施主掺杂（例如在本征Si中掺入5价的磷元素）而P型半导体中之所以是空穴导电是因为其在本征半导体基础上进行了授主掺杂（例如在本征Si中掺入3价的硼元素） Si 为4价所以假设要想把磷掺杂量为X的N型半导体转为P型当然就是在此N 型半导体中掺入大于X量的磷（当然具体掺杂量与工艺及材料有关）半导体的掺杂等工艺要在超净间中进行，掺杂是半导体工艺中的一步，主要的掺杂方法有离子注入和热扩散 半导体材料中形成pn结,是不是一定要先有p型半导体跟n型半导体? P型硅中是怎么形成pn结的?求解 是的。 P型半导体是在单晶硅（锗）中参入微量三价元素，如的硼、铟、镓或铝等，就变成以空穴导电为主的半导体，即P型半导体。在P型半导体中，空穴(带正电)叫多数载流子;电子(带负电)叫少数载流子。如果在硅或锗等半导体材料中加入微量的磷、锑、砷等五价元素，就变成以电子导电为主的半导体，即N型半导体。在N型半导体中，电子(带负电)叫多数载流子;空穴(带正电)叫少数载流子。 pn结就是把这两种半导体烧结在一起，由电子和空穴运动

n型和p型半导体

N型和P型半导体 半导体 分类P型半导体N型半导体无杂质半导体含杂质半导体 种类氮化物半导体氧化物半导体非晶半导体电界型半导体磁性半导体 半导体器件 集成电路微处理器内存晶体管-晶体管逻辑电路互补式金属氧化物半导体 固体物理学 能带结构能带计算第一原理计算导带价带能隙费米能不纯物准位电子空穴施主受主 物性物理学 晶体管双极性晶体管场效应管MOSFET闸流体薄膜晶体管 关连二极管太阳能电池发光二极管 其他 PN结耗尽层欧姆接触肖特基接触MOS接合电子学电路半导体器件制造金属绝缘体 1、特点 半导体中有两种载流子，即价带中的空穴和导带中的电子，以电子导电为主的半导体称之为N型半导体，与之相对的，以空穴导电为主的半导体称为P型半导体。“N”表示负电的意思，取自英文Negative的第一个字母。在这类半导体中，参与导电的(即导电载体) 主要是带负电的电子，这些电子来自半导体中的施主。凡掺有施主杂质或施主数量多于受主的半导体都是N型半导体。例如，含有适量五价元素砷、磷、锑等的锗或硅等半导体。由于N 型半导体中正电荷量与负电荷量相等，故N型半导体呈电中性。自由电子主要由杂质原子提供，空穴由热激发形成。掺入的杂质越多，多子（自由电子）的浓度就越高，导电性能就越强。 2、形成原理 掺杂和缺陷均可造成导带中电子浓度的增高。对于锗、硅类半导体材料，掺杂Ⅴ族元素(磷、砷、锑等)，当杂质原子以替位方式取代晶格中的锗、硅原子时，可提供除满足共价键配位以外的一个多余电子，这就形成了半导体中导带电子浓度的增加，该类杂质原子称为施主。Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的施主往往采用Ⅳ或Ⅵ族元素。某些氧化物半导体，如ZnO、Ta2O5等，其化学配比往往呈现缺氧，这些氧空位能表现出施主的作用，因而该类氧化物通常呈电子导电性，即是N型半导体，真空加热，能进一步加强缺氧的程度，这表现为更强的电子导电性。

n型与p型半导体

n -型和p -型半导体 半导体的电子性质是由价带和导带之间的带隙大小决定的(见第2章副篇)。有些物质的带隙具有固定的大小, 这些物质叫本征半导体(intrinsic semiconductor), 许多半导体是所谓的非本征半导体(extrinsic semiconductor, 或外赋半导体), 其带隙的大小是通过小心地加入杂质控制的。加入杂质的过程叫掺杂(doping)。让我们以硅半导体为例, 对掺杂的结果做说明(图 )。 Si 是第IV 族元素, 当用第V 族元素P 掺 杂时, 杂质P 原子的能级恰好处于Si 的导带 的下方。每个P 原子使用其5个价电子中的4 个与相邻的4个Si 原子形成化学键, 热能就 足以将那个“额外”的价电子激发至导带, 留 下一个不能移动的P +正离子。这里的P 原子 叫给体原子(donor atom), 这类半导体的导电 性主要依赖给体原子的电子在导带中的运 动。它们被称作n -型半导体, n 是negative 的 首字母, 指载流子带负电荷。 当用第III 族元素Al 掺杂时, 杂质Al 原子的能级恰好处于Si 的价带的上方。由于每个Al 原子只有3个价电子, 与相邻的3个Si 原子形成电子对键, 与第4个Si 原子只能形成单电子键。然而, 此时的价带电子容易激发至受体能级的一个Al 原子, 形成一个不能移动的Al -负离子, 这里的Al 原子叫受体原子(acceptor atom)。在这种情况下, 价带产生了一个带正电荷的空穴。这类半导体的导电性主要依赖带正电荷的空穴的迁移, 它们被叫作p -型半导体, p 是positive 的首字母。

功函数总结

功函数：是体现电子传输能力的一个重要物理量，电子在深度为χ的势阱内，要使费米面上的电子逃离金属，至少使之获得W=X－E F的能量，W称为脱出功又称为功函数；脱出功越小，电子脱离金属越容易。另外，半导体的费米能级随掺杂和温度而改变，因此，半导体的功函数不是常数。 功函测量方法：光电子发射阈值法、开尔文探针法和热阴极发射阻挡电势法、热电子发射法、场发射法、光电子发射法以及电子束(或离子束)减速电势(retarding potential)法、扫描低能电子探针法等。 紫外光电谱（UPS）测量功函数 1.测量所需仪器和条件 仪器：ESCALAB250多功能表面分析系统。 技术参数：基本真空为3×10-8Pa, UPS谱测量用Hel(21.22eV),样品加-3.5 V偏压；另外，测量前样品经Ar+离子溅射清洗, Ar+离子能量为2keV,束流密度为0.5μA/mm2。运用此方法一般除ITO靶材外, 其它样品都是纯金属标样。 2.原理 功函数：φ=hv+ E Cutoff-E Fermi 3.测量误差标定 E Fermi标定：费米边微分 E Cutoff标定：一是取截止边的中点, 另一种是由截止边拟合的直线与基线的交点。 4.注意事项 测试样品与样品托(接地)要接触良好，特别是所测试样的表面与样品托之间不能存在电阻。 用Fowler-Nordheim(F-N)公式测定ITO功函数 1.器件制备 双边注入型单载流子器件ITO／TPD(NPB)／Cu 原料：较高迁移率的空穴传输材料TPD和NPB作有机层，功函数较高且比较稳定的Cu作电极，形成了双边空穴注入的器件。

制备过程：IT0玻璃衬底经有机溶剂和去离子水超声清洗并烘干后，立即置于钟罩内抽真空，在1×10-3 Pa的真空下依次蒸镀有机层(TPD或NPB)和金属电极Cu。 2.功函测量方法 运用Fowle~Nordheim(F-N)公式变换，消除了载流子有效质量和器件厚度因素的影响，提高了测量的精度，可以简单准确地测定了ITO的功函数。 其中TPD和NPB的电离势IP值分别为5.37eV、5.46 eV。 α：ln(J／V2)-1/V的关系图，然后用直线模拟出了高场下的线性关系，α代表直线的斜率。 3.ITO功函测量值 测得值分别为4.85 eV、4.88 eV；ITO薄膜表面功函数一般是4.5eV左右，如果功函数提高到5.0eV或者更大，那么可进一步提高空穴的注入率。 新型功函数测量系统 1.1测量方法 采用接触势差法 1.2系统组成及原理 系统组成：信号发生单元、振动单元和检测单元组成。 工作原理：信号发生单元输出低频正弦信号使参比电极振动, 调节振动单元偏压使检测单元输出信号为零, 通过计算加载偏压和标准参比电极的偏差可得样品功函数值。 1.3功函计算 样品与参比电极通过导线连接相接触，两者的费米能级不同, 因此样品与参比电极间将会存在势差CPD。 CPD=（φc-φs）/e 样品与参比电极之间距离为d0，音频震荡线圈使参比电极发生微小振动，两者之间距离为： D(t) = d0+d1sin(wt)

N型半导体和P型半导体

N型半导体和P型半导体主讲教师：张晓春

N型半导体和P型半导体 主要内容： N型半导体、P型半导体。

1. N 型半导体 掺杂后自由电子数目大量 增加，自由电子导电成为这 种半导体的主要导电方式， 称为电子半导体或N 型半导 体。 掺入五价元素 Si Si Si Si p+ 多余电子 磷原子 在常温下即可 变为自由电子 失去一个电子变为正离子 在本征半导体中掺入微量的杂质（某种元素），形成杂质半导体。 在N 型半导体中自由电子是 多数载流子，空穴是少数载流子。

2. P 型半导体 掺杂后空穴数目大量增加， 空穴导电成为这种半导体的主 要导电方式，称为空穴半导体 或 P 型半导体。 掺入三价元素 Si Si Si Si 在 P 型半导体中空穴是多数 载流子，自由电子是少数载流子。 B – 硼原子 接受一个电子变为负离子 空穴 无论N 型或P 型半导体都是中性的，对外不显电性。

1. 在杂质半导体中多子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 2. 在杂质半导体中少子的数量与 （a. 掺杂浓度、b.温度）有关。 3. 当温度升高时，少子的数量 （a. 减少、b. 不变、c. 增多）。 a b c 4. 在外加电压的作用下，P 型半导体中的电流 主要是，N 型半导体中的电流主要是。 （a. 电子电流、b.空穴电流） b a

小结 1. N型半导体 在本征半导体中掺入五价元素，即为N型半导体。在N 型半导体中自由电子是多数载流子，空穴是少数载流子。 2. P型半导体 在本征半导体中掺入三价元素，即为P型半导体。在P 型半导体中空穴是多数载流子，自由电子是少数载流子。

常见金属的功函数

Metal Work Function （eV）银Ag (silver) 4.26 铝Al (aluminum) 4.28 金Au (gold) 5.1 铯Cs (cesium) 2.14 铜Cu (copper) 4.65 锂Li (lithium) 2.9 铅Pb (lead) 4.25 锡Sn (tin) 4.42 铬Cr (Chromium) 4.6 钼Mo(Molybdenum) 4.37 钨Tungsten 4.5 镍Nickel 4.6 钛Titanium 4.33 铍Beryllium 5.0 镉Cadmium 4.07 钙Calcium 2.9 碳Carbon 4.81 碳纳米管CNT 4.4 （by FSS） 钴Cobalt 5.0 钯Pd(Palladium) 5.12 铁Iron 4.5 镁Magnesium 3.68 汞Mercury 4.5 鈮Niobium 4.3 钾Potassium 2.3 铂Platinum 5.65 硒Selenium 5.11 钠Sodium 2.28 铀Uranium 3.6 锌Zinc 4.3

一些金属的功函数 单位:电子伏特,eV Ag 4.26 Al 4.28 As 3.75 Au 5.1 B 4.45 Ba 2.7 Be 4.98 Bi 4.22 C 5 Ca 2.87 Cd 4.22 Ce 2.9 Co 5 Cr 4.5 Cs 2.14 Cu 4.65 Eu 2.5 Fe 4.5 Ga 4.2

Gd 3.1 Hf 3.9 Hg 4.49 In 4.12 Ir 5.27 K 2.3 La 3.5 Li 2.9 Lu 3.3 Mg 3.66 Mn 4.1 Mo 4.6 Na 2.75 Nb 4.3 Nd 3.2 Ni 5.15 Os 4.83 Pb 4.25 Pt 5.65 Rb 2.16 Re

(整理)半导体的欧姆接触.

半导体的欧姆接触(2012-03-30 15:06:47)转载▼ 标签：杂谈分类：补充大脑 1、欧姆接触 欧姆接触是指这样的接触：一是它不产生明显的附加阻抗；二是不会使半导体内部的平衡载流子浓度发生显著的改变。 从理论上说，影响金属与半导体形成欧姆接触的主要因素有两个：金属、半导体的功函数和半导体的表面态密度。对于给定的半导体，从功函数对金属－半导体之间接触的影响来看，要形成欧姆接触，对于n型半导体，应该选择功函数小的金属，即满足Wm《Ws，使金属与半导体之间形成n型反阻挡层。而对于p型半导体，应该选择功函数大的金属与半导体形成接触，即满足Wm》Ws，使金属与半导体之间形成p型反阻挡层。但是由于表面态的影响，功函数对欧姆接触形成的影响减弱，对于n型半导体而言，即使Wm《Ws，金属与半导体之间还是不能形成性能良好的欧姆接触。 目前，在生产实际中，主要是利用隧道效应原理在半导体上制造欧姆接触。从功函数角度来考虑，金属与半导体要形成欧姆接触时，对于n型半导体，金属功函数要小于半导体的功函数，满足此条件的金属材料有Ti、In。对于p型半导体，金属功函数要大于半导体的功函数，满足此条件的金属材料有Cu、Ag、Pt、Ni。 2、一些常用物质的的功函数 物质Al Ti Pt In Ni Cu Ag Au 功函数4.3 3.95 5.35 3.7 4.5 4.4 4.4 5.20 3、举例 n型的GaN——先用磁控溅射在表面溅射上Ti/Al/Ti三层金属，然后在卤灯/硅片组成的快速退火装置上进行快速退火：先600摄氏度—后900摄氏度——形成欧姆接触； p型的CdZnTe——磁控溅射仪上用Cu－3％Ag合金靶材在材料表面溅射一层CuAg合金。 欧姆接触[编辑] 欧姆接触是半导体设备上具有线性并且对称的 果电流- 这些金属片通过光刻制程布局。低电阻，稳定接触的欧姆接触是影响集成电路性能和稳定性的关键因素。它们的制备和描绘是电路制造的主要工作。 目录 [隐藏] ? 1 理论 ? 2 实验特性 ? 3 欧姆接触的制备 ? 4 技术角度上重要的接触类型 ? 5 重要性 ? 6 参考资料

功函数的介绍

金属的功函数W与它的费米能级密切相关但两者并不相等。这是因为真实世界中的固体具有表面效应：真实世界的固体并不是电子和离子的无限延伸重复排满整 个布拉维格子的每一个原胞。没有任何一者能仅仅位于一系列布拉维格点在固体占据且充满了非扭曲电荷分布基至所有原胞的几何区域V。的确，那些原胞 中靠近表面的电荷分布将会与理想无限固体相比被显著的扭曲，导致一个有效表面偶极子分布，或者，有些时候同时有表面偶极子分布和表面电荷分布。 能够证明如果我们定义功函数为把电子从固体中立即移出到一点所需的最小能量，但是表面电荷分布的效应能够忽略，仅仅留下表面偶极子分布。如果定义带来表面 两端势能差的有效表面偶极子为。且定义从不考虑表面扭曲效应的有限固体计 算出的为费米能，当按惯例位于的势为零。那么，正确的功函数公式为： 其中是负的，表明电子在固体中为负极。 单位:电子伏特,eV 金属功函数金属功函数金属功函数金属功函数金属功函数金属功函数Ag 4.26 Al 4.28 As 3.75 Au 5.1 B 4.45 Ba 2.7 Be 4.98 Bi 4.22 C 5 Ca 2.87 Cd 4.22 Ce 2.9 Co 5 Cr 4.5 Cs 2.14 Cu 4.65 Eu 2.5 Fe 4.5 Ga 4.2 Gd 3.1 Hf 3.9 Hg 4.49 In 4.12 Ir 5.27 K 2.3 La 3.5 Li 2.9 Lu 3.3 Mg 3.66 Mn 4.1

Simple Band Diagram with denoted vacuum energy EVAC, conduction band EC, Fermi energy EF, valence band EV, electron affinity Eea, work function Φ and band gap Eg

常见金属的功函数

常见金属的功函数

Metal Work Function （eV）银Ag (silver) 4.26 铝Al (aluminum) 4.28 金Au (gold) 5.1 铯Cs (cesium) 2.14 铜Cu (copper) 4.65 锂Li (lithium) 2.9 铅Pb (lead) 4.25 锡Sn (tin) 4.42 铬Cr (Chromium) 4.6 钼Mo(Molybdenum) 4.37 钨Tungsten 4.5 镍Nickel 4.6 钛Titanium 4.33 铍Beryllium 5.0 镉Cadmium 4.07 钙Calcium 2.9 碳Carbon 4.81 碳纳米管CNT 4.4 （by FSS） 钴Cobalt 5.0 钯Pd(Palladium) 5.12 铁Iron 4.5 镁Magnesium 3.68 汞Mercury 4.5 鈮Niobium 4.3 钾Potassium 2.3 铂Platinum 5.65 硒Selenium 5.11 钠Sodium 2.28 铀Uranium 3.6 锌Zinc 4.3

一些金属的功函数 单位:电子伏特,eV Ag 4.26 Al 4.28 As 3.75 Au 5.1 B 4.45 Ba 2.7 Be 4.98 Bi 4.22 C 5

Ca 2.87 Cd 4.22 Ce 2.9 Co 5 Cr 4.5 Cs 2.14 Cu 4.65 Eu 2.5 Fe 4.5 Ga 4.2

Gd 3.1 Hf 3.9 Hg 4.49 In 4.12 Ir 5.27 K 2.3 La 3.5 Li 2.9 Lu 3.3 Mg 3.66 Mn

半导体物理 复习要点

一、填充题 1. 两种不同半导体接触后, 费米能级较高的半导体界面一侧带正 电达到热平衡后两者的费米能级相等。 2. 半导体硅的价带极大值位于k空间第一布里渊区的中央，其导带极小值位于 【100】方向上距布里渊区边界约0.85倍处，因此属于N型半导体。 3. 晶体中缺陷一般可分为三类：点缺陷，如空位，间隙原 子；线缺陷，如位错；面缺陷，如层错和晶粒间界。 4. 间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为弗仓克耳缺陷； 形成原子空位而无间隙原子的点缺陷称为肖特基缺陷。 5．体位式杂质可显著改变载流子浓度；深能级杂质可显著改变非平衡载流子的寿命，是有效的复合中心。 6. 硅在砷化镓中既能取代镓而表现为施主杂质，又能取代 砷而表现为受主杂质，这种性质称为杂质的双性行为。 7．对于ZnO半导体，在真空中进行脱氧处理，可产生氧空位，从而可获得 N型 ZnO半导体材料。 8．在一定温度下，与费米能级持平的量子态上的电子占据概率为50% ，高于费米能级2kT能级处的占据概率为

0.7% 。 9．本征半导体的电阻率随温度增加而单调的下降，杂质半导体的电阻率随温度增加，先下降然后增大，再单调下降。 10．n型半导体的费米能级在极低温（0K）时位于导带底和施主能级之间中线处，随温度升高，费米能级先上升至一极值，然后下降至（Ec+Ed)/2 。 11. 硅的导带极小值位于k空间布里渊区的【100】方向。 12. 受主杂质的能级一般位于离价带顶较近的禁带中。 13. 有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场 的作用。 14. 间隙原子和空位成对出现的点缺陷称为弗仓克耳缺陷。 15. 除了掺杂，引入局部能级也可改变半导体的导电类型。 16. 回旋共振实验是测量半导体内载流子有效质量的 重要技术手段。 17. PN结电容可分为势垒电容和扩散电 容两种。 18. PN结击穿的主要机制有雪崩击穿、隧道击穿和 热击穿。 19. PN结的空间电荷区变窄，是由于PN结加的是正向电