半导体材料论文
TiO2半导体纳米材料
材料学《第二课堂》课程论文题目：TiO2半导体纳米材料姓名：学号：目录1. 课程设计的目的 (1)2. 课程设计题目描述和要求 (1)3. 课程设计报告内容 (1)3.1 TiO2半导体纳米材料的特性 (1)3.2 TiO2半导体纳米材料的制备方法 (3)3.3 TiO2半导体纳米材料的表征手段 (3)3.4 TiO2半导体纳米材料的发展现状与趋势 (4)4. 结论 (5)1.课程设计的目的本课程论文的主要目的是论述TiO2半导体纳米材料，通过简要概述TiO2半导体纳米材料的特性、制备方法、表征手段及发展现状与趋势等相关方面的内容。
通过这次课设，了解TiO2半导体纳米材料，巩固课堂上所学的有关纳米材料的有关知识，提高自己应用所学知识和技能解决实际问题的能力。
2．课程设计的题目描述及要求课程设计的题目：TiO2半导体纳米材料TiO2半导体纳米材料由于它具有不同于体材料的光学非线性和发光性质,在未来光开关、光存储、光快速转换和超高速处理等方面具有巨大的应用前景。
本文就TiO2半导体纳米材料的主要制备方法与表征手段做一全面总结。
3.课程设计报告内容3．1 TiO2半导体纳米材料的特性1、光学特性TiO2半导体纳米粒子(1～ 100 nm ) [2]由于存在着显著的量子尺寸效应, 因此它们的光物理和光化学性质迅速成为目前最活跃的研究领域之一, 其中TiO2半导体纳米粒子所具有的超快速的光学非线性响应及(室温) 光致发光等特性倍受世人瞩目。
通常当半导体粒子尺寸与其激子玻尔半径相近时, 随着粒子尺寸的减小, 半导体粒子的有效带隙增加, 其相应的吸收光谱和荧光光谱发生蓝移, 从而在能带中形成一系列分立的能级[1]。
2、光电催化特性1）TiO2半导体纳米粒子优异的光电催化活性近年来, 对纳米TiO2半导体粒子研究表明: 纳米粒子的光催化活性均明显优于相应的体相材料。
我们认为这主要由以下原因所致:①TiO2半导体纳米粒子所具有的量子尺寸效应使其导带和价带能级变成分立的能级, 能隙变宽, 导带电位变得更负, 而价带电位变得更正。
半导体纳米颗粒载流子的超快弛豫过程
华南师范人学硕：｝学位论文半导体纳米颗粒载流子的超快弛豫过程摘要半导体纳米材料具有大的非线性系数及超快的光学响应速度，使其有可能成为制作未来高速信息技术器件最理想的材料。
特别是其所具有的超快响应特性，有可能突破现有电子器件的响应速度限制，从而使信息处理的速度产生质的飞跃。
近年来，围绕着半导体纳米材料超快响应特性，学者们作了大量的实验和理论工作，对超快响应的机制作了深入的研究。
针对现有研究现状中存在的问题，本文对半导体纳米材料的超快响应特性作了一些理论的探讨，主要工作有：１．简单介绍了纳米材料的主要特性和物理理论，然后对常用的实验方法进行了说明。
２．建立了载流子弛豫过程的模型。
通过分析量子限制效应及表面效应，总结了半导体纳米颗粒的能级结构，结合载流子的弛豫特征，发现载流子的弛豫过程可用电子速率方程来描述。
３．运用数值模拟方法讨论了激发密度、表面态密度及俘获态电子的弛豫率对弛豫过程的影响。
讨论结果表明，激发密度的增大及表面态的减少都会导致表面态上电子的饱和，使导带上出现电子的积累，导带电子寿命增大；深俘获态电子的弛豫是影响材料响应速度的主要因素。
最后应用此模型对近红外泵浦探测实验的结果进行分析，表明模型可望在实验结果分析上得到应用。
关键词：半导体纳米颗粒；超快载流子弛豫；速率方程；泵浦探测华南师范人学硕一ｌｊ学位论义ＵｌｔｒａｆａｓｔｒｅｌａｘａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔｅｄｃｈａｒｇｅｃａｒｒｉｅｒｓｉｎｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓＡｂｓｔｒａｃｔＳｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｍａｌ：ｅｒｉａｌｈａｓ１ａｒｇｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｆｆｅｃｔａｎｄｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｄｅｄｓｐｅｅｄ，ｍａｋｅｉｔｔｈｅｍｏｓｔｐｏｔｅｎｔｉａｌｍａｔｅｒｉａｌｆｏｒｔｈｅｄｅｖｉｃｅｓｏｆｈｉｇｈｓｐｅｅｄｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．Ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙ，ｔｈｅｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｄｅｄｓｐｅｅｄｍａｋｅｉｔｈａｓｔｈｅｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｐｏｔｅｎｔｉａｌｔｏｂｒｅａｋｔｈｅｌｉｍｉｔｅｄｏｆｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｄｅｖｉｃｅｓ．ｍａｋｅｕｌｔｒａｆａｓｔｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｂｅｃｏｍｅｐｏｓｓｉｂｌｅ．Ｒｅｃｅｎｔｌｙ，ａｌｏｔｏｆｗｏｒｋ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｏｒｙａｎａｌｙｚｉｎｇａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｇ，ｈａｓｂｅｅｎｄｏｎｅｔｏｒｅｖｅａｌｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｄ．Ｔｈｉｓｔｈｅｓｉｓｐｒｅｓｅｎｔｓｏｍｅｔｈｅｏｒｙｄｉｓｃｕｓｓｏｎｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｓｐｏｎｓｅ．１．Ｗｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｍａｉｎｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｔｈｅｏｒｙｏｆｔｈｅｎａｎｏｍａｔｅｒｉａｌｂｒｉｅｆｌｙ，ａｎｄｔｈａｎａｎａｌｙｓｉｓｓｏｍｅｃｏｍｍｅｎｔｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｕｓｅｄｉｎｕｌｔｒａｆａｓｔｓｔｕｄｙ．２．Ｂａｓｉｃｏｎｔｈｅｑｕａｎｔｕｍｒｅｓｔｒｉｃｔｅｆｆｅｃｔａｎｄｓｕｒｆａｃｅｅｆｆｅｃｔｔｈｅｏｒｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｉＳｍｏｄｅｌｅｄ，ａｎｄｔｈｅｕｌｔｒａｆａｓｔｒｅｌａｘａｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｐｈｏｔｏｅｘｃｉｔｅｄｃｈａｒｇｅｃａｒｒｉｅｒｓｉｎｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓｄｅｓｃｒｉｐｔｅｄｂｙｒａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ．３．Ｔｈｅｎ，ｓｅｖｅｒａｌｐａｒａｍｅｔｅｒｓ，ｔｈａｔｗｏｕｌｄａｆｆｅｃｔｔｈｉｓｐｒｏｃｅｓｓ，ａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ．ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｅｘｃｉｔｅｄｉｎｔｅｎｓｉｔｙｏｒｔｈｅｄｅｃｒｅａｓｉｎｇｏｆｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｅｄｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｓｔａｔｅｗｏｕｌｄｃａｕｓｅｓｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏｎｂｕｉｌｄ．ｕｐｏｆｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎｓｔａｔｅａｎｄｌｅａｄｓｔｏａ１０ｎｇｅｒｌｉｆｅｔｉｍｅ；ｔｈｅｒｅｌａｘａｔｉｏｎｏｆｄｅｅｐｔｒａｐｐｅｄｅｌｅｃｔｒｏｎｓｉｓｔｈｅｍａｉｎｌｉｍｉｔｏｆｒｅｓｐｏｎｓｅｔｉｍｅｆｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｉｓｍｏｄｅｌｉｓｕｓｅｄｔｏａｎａｌｙｚｅｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ，ｓｈｏｗｉｎｇｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｓｅｉｎｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌａｎａｌｙｓｉｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅ；ｕｌｔｒａｆａｓｔｃａｒｒｉｅｒｒｅｌａｘａｔｉｏｎ；ｒａｔｅｅｑｕａｔｉｏｎ；ｐｕｍｐ－ｐｒｏｂｅ华南师范大学硕十学位论文摘要…………………ＡＢＳＴＲＡＣＴ……………第一章绪论ｆＩ［１ｌｌｌｌｌｌｌＩｌｌｌｌｌｌｌｌ［ＩＩＹ１７６７９６３目录……………………………………………………………………………．．１１．１纳米材料的物理理论……………………………………………………………………………ｌＪ．Ｊ．Ｊ么锅－（Ｋｕｂｏ）厘趁…………………………………………………………………２工Ｊ．２ｊ孽子尼矿窟毛厘乒………………………………………………………………………………２Ｊ．Ｉ．４么弛玩璃《＝应……………………………………………………………………………………………………………．４１．１．ｓ宏鞠量子碰道效应…………………………………………………………………５ＬＬ６房乏将蝴鸯矛黪妒裁应…………………………………………………………………，Ｊ．Ｊ．７刃·詹厥嗨易５邑痘……………………………………………………………………………………………………．．６１．２半导体纳米晶……………………………………………………………………………………６１．３论文主要研究内容………………………………………………………………………………８第二章超快动力学实验方法９２．１超短脉冲激光发展回顾…………………………………………………………………………９２．１．Ｊ锸揪老器…………………………………………………………………………．，，２．Ｌ２筠哦纭≯乒敬右……………………………………………………………………………．１２２．Ｌ３攒锗泼长：扬震………………………………………………………………………………门２．２瞬态吸收（泵浦一探测）………………………………………………………………………一１３２．３瞬态荧光…………………………………………………………………………………………１５２．２．１．龙兕亡黝Ｚ连术……………………………………………………………………………………．Ｊｊｚｚｚｙ当学哀匆，了芘希……………………………………………………………………………Ｊ８２．３四波混频技术…………………………………………………………………………………２０２．４ｚ一扫描技术（Ｚ－－ＳＣＡＮ）…………………………………………………………………。
电子芯片论文总结范文
摘要：随着科技的不断发展，电子芯片作为信息时代的重要载体，其性能和稳定性备受关注。
近年来，我国在第三代半导体技术创新方面取得了重大突破，尤其是1200V以上增强型氮化镓电力电子芯片量产技术的成功研发，为我国电子芯片产业注入了新的活力。
本文将对这一技术成果进行总结和分析。
一、技术背景传统的硅基电子芯片在性能和稳定性方面已经接近物理极限，而第三代半导体材料如氮化镓（GaN）等具有更高的电子迁移率、更低的导通电阻和更快的开关速度，有望推动电子芯片产业的跨越式发展。
1200V以上增强型氮化镓电力电子芯片量产技术的成功研发，标志着我国在第三代半导体领域取得了重要突破。
二、技术成果1. 超薄GaN缓冲层外延技术研究团队通过优化GaN缓冲层外延工艺，成功制备出超薄GaN缓冲层，有效降低了芯片的导通电阻和开关损耗，提高了芯片的性能。
2. 高阈值电压的p-GaN栅HEMTs设计制造技术针对1200V以上电压应用场景，研究团队设计并制造了高阈值电压的p-GaN栅HEMTs器件，提高了器件的耐压性能和可靠性。
3. 强化可靠性技术针对1200V以上增强型氮化镓电力电子芯片，研究团队采用高硬度材料进行封装，提高了芯片的可靠性。
4. 高硬度材料封测技术研究团队在封测环节采用高硬度材料，有效降低了芯片在封装和测试过程中的损伤，提高了芯片的良率。
5. 8英寸蓝宝石基GaN HEMTs晶圆量产技术研究团队首次实现了8英寸蓝宝石基GaN HEMTs晶圆的量产，解决了传统GaN技术在大尺寸、高耐压和低成本方面的国际难题。
三、应用前景1200V以上增强型氮化镓电力电子芯片量产技术的成功研发，为我国电子芯片产业提供了新的发展方向。
该技术具有以下应用前景：1. 替代现有中高压硅IGBT和SiC MOSFET，提高电子设备能效和可靠性。
2. 推动新能源汽车、风力发电、光伏发电等新能源领域的发展。
3. 优化电力电子设备设计，降低成本和体积。
4. 促进我国电子芯片产业的升级和转型。
本科毕业论文6H-SiC MOSFET反型沟道电子迁移率的蒙特卡罗模拟
本科毕业论文6H-SiC MOSFET反型沟道电子迁移率的蒙特卡罗模拟本科毕业论文(科研训练、毕业设计)题目：6H-SiC MOSFET反型沟道电子迁移率的蒙特卡罗模拟姓名：学院：经济学院系：计划统计系专业：信息管理与信息系统年级：2007级学号：指导教师：职称：I开题报告1. 课题的研究背景SiC半导体材料是自第一代元素半导体材料(Si)和第二代化合物半导体材料(GaAs、GaP、InP等)之后发展起来的第三代宽带隙(WBS)半导体材料。
SiC材料由于具有宽带隙、高临界击穿电场、高热导率、高载流子饱和漂移速度等特点。
在高温、高频、大功率、光电子及抗辐射等方面具有巨大的应用潜力，许多国家相继投入了大量的资金对SiC进行了广泛深入的研究，并已在SiC晶体生长技术、关键器件工艺、光电器件开发、SiC集成电路制造等方面取得了突破，为军用电子系统和武器装备性能的提高，以及抗恶劣环境的电子设备提供了新型器件。
具体的说来，SiC材料的宽禁带使得其器件能在相当高的温度下(500℃以上)工作以及具有发射蓝光的能力。
高临界击穿场强电场决定了器件的高压、大功率性能。
高的饱和电子漂移速度和低介电常数决定了器件的高频、高速工作性能，高热导率意味着其导热性能好，可以大大提高电路的集成度，减少冷却散热系统，从而大大减少电子系统的体积。
再者，SiC具有很高的临界移位能，这使它具有高的抗电磁波冲击和高的抗辐射破坏的能力，SiC器件的抗中子能力至少是Si器件的四倍。
而SiC极低的少子产生速率也使其成为制备非易失性存储器的理想材料。
另一方面，SiC最大的优势还在于它是除了Si以外，唯一的半导体，这就使得制备SiC的MOS器件成为可能，并且能够热氧化生长SiO2SiC器件工艺和设备都与Si器件有很强的兼容性。
国内外在SiC研究方面已取得的主要成就如下：①SiC的同质多型和异质多型结构的可控合成理论；②生长大体积SiC晶体的多种改良的Lely方法；③包括局部外延和腐蚀过程的SiC器件微小化加工原则；④在蓝宝石上生长异质外延SiC薄膜(类似在蓝宝石上生长硅)的方法，它保证元件间的有效绝缘；⑤一系列新的SiC器件，包括压敏电阻、多色光二极管、核辐射和紫外辐射II传感器、极端条件下使用的温度和压力传感器等。
硅片检验论文总结范文
摘要：随着半导体产业的快速发展，硅片作为半导体器件的核心材料，其质量直接影响到器件的性能和可靠性。
本文针对硅片质量检验技术进行了深入研究，分析了现有硅片质量检验方法的优缺点，并探讨了新型硅片质量检验技术的应用前景。
通过对硅片质量检验技术的总结，为我国半导体产业提供了一定的理论依据和技术支持。
一、引言硅片作为半导体器件的基础材料，其质量对器件的性能和可靠性具有重要影响。
因此，硅片的质量检验技术一直是国内外研究的热点。
本文通过对硅片质量检验技术的总结，旨在为我国半导体产业提供一定的理论依据和技术支持。
二、硅片质量检验方法及优缺点分析1. 传统硅片质量检验方法（1）目视检验：通过肉眼观察硅片表面，判断其是否存在划痕、裂纹、杂质等缺陷。
优点是操作简单、成本低；缺点是检验效率低、主观性强。
（2）显微镜检验：利用显微镜观察硅片表面，检测其微观缺陷。
优点是检验精度高、可检测微小缺陷；缺点是设备成本高、检验周期长。
（3）X射线衍射检验：通过X射线照射硅片，分析其晶体结构，检测硅片内部的缺陷。
优点是可检测深层次缺陷；缺点是设备成本高、检验周期长。
2. 新型硅片质量检验方法（1）光学检测技术：利用光学显微镜、干涉仪等设备，对硅片表面进行检测。
优点是检验速度快、成本低；缺点是检验精度相对较低。
（2）激光检测技术：利用激光照射硅片，检测其表面缺陷。
优点是检验速度快、可检测微小缺陷；缺点是设备成本较高。
（3）电子束检测技术：利用电子束照射硅片，检测其表面和内部缺陷。
优点是检测精度高、可检测深层次缺陷；缺点是设备成本高、检验周期长。
三、硅片质量检验技术的应用前景1. 提高硅片质量：通过硅片质量检验技术，可以有效筛选出不合格的硅片，提高硅片的整体质量。
2. 降低生产成本：通过提高硅片质量，降低因硅片缺陷导致的器件故障率，从而降低生产成本。
3. 推动半导体产业发展：硅片质量检验技术的进步，将有助于我国半导体产业的快速发展。
四、结论本文对硅片质量检验技术进行了总结，分析了现有硅片质量检验方法的优缺点，并探讨了新型硅片质量检验技术的应用前景。
半导体技术论文
半导体技术论文[摘要]半导体器件封装技术是一种将芯片用绝缘的塑料、陶瓷、金属材料外壳打包的技术。
封装技术对于芯片来说是必须的,也是非常重要的。
[关键词]半导体器件封装技术“半导体器件封装技术”是一种将芯片用绝缘的塑料、陶瓷、金属材料外壳打包的技术。
以大功率晶体三极管为例,实际看到的体积和外观并不是真正的三极管内核的大小和面貌,而是三极管芯片经过封装后的产品。
封装技术对于芯片来说是必须的,也是非常重要的。
因为芯片必须与外界隔离,以防止空气中的杂质对芯片电路的腐蚀而造成电气性能下降。
另一方面,封装后的芯片也更便于安装和运输。
由于封装技术的好坏直接影响到芯片自身性能的发挥和与之连接的PCB印制电路板的设计和制造,因此它是至关重要。
封装也可以说是指安装半导体芯片用的外壳,它不仅起着安放、固定、密封、保护芯片和增强导热性能的作用,而且还是沟通芯片内部世界与外部电路的桥梁――芯片上的接点用导线连接到封装外壳的引脚上,这些引脚又通过印刷电路板上的导线与其他器件建立连接。
因此,对于大功率器件产品而言,封装技术是非常关键的一环。
半导体器件有许多封装形式,按封装的外形、尺寸、结构分类可分为引脚插入型、表面贴装型和高级封装三类。
从DIP、SOP、QFP、PGA、BGA到CSP再到SIP,技术指标一代比一代先进。
总体说来,半导体封装经历了三次重大革新:第一次是在上世纪80年代从引脚插入式封装到表面贴片封装,它极大地提高了印刷电路板上的组装密度;第二次是在上世纪90年代球型矩阵封装的出现,满足了市场对高引脚的需求,改善了半导体器件的性能;芯片级封装、系统封装等是现在第三次革新的产物,其目的就是将封装面积减到最小。
高级封装实现封装面积最小化。
一、封装材料封装的基材有陶瓷、金属和塑料三种。
从数量上看,塑料封装占绝大部分,半导体塑料封装用的材料是环氧塑封料,七十年代起源于美国,后发扬光大于日本,现在我国是快速掘起的世界环氧塑封料制造大国。
关于ZnO的论文
毕业论文 (设计)论文题目：Fe掺杂ZnO纳米粒子的制备及表征学院：药学院专业：化学教育班级：一班指导教师：杨立滨学生姓名：岳瑞轩学号：0711014102佳木斯大学教务处毕业论文（设计）用纸Fe掺杂ZnO纳米粒子的制备及表征摘要: 目的开展Fe掺杂ZnO纳米粒子的制备及表征的研究工作。
方法以硝酸锌、硝酸铁、氢氧化钠等为原料，采用沉淀法合成Fe掺杂ZnO纳米粒子，并对样品进行表征。
用WCT-2A 型热重分析仪对样品进行TG-DTA测试；用X-射线衍射仪测试样品的晶型结构；用UV-Vis 分光光度计记录样品DRS光谱。
结果通过沉淀法成功地合成了纯ZnO、及Fe含量为（0.5%、1%、3%、5%）的Fe-ZnO纳米粒子，并对样品进行表征。
结论掺杂的铁离子进入了ZnO的晶格取代了锌，拓展了样品的光学响应范围；并且，适量的Fe掺杂也丰富了ZnO纳米粒子的表面态（表面缺陷）并改善了与之相关的光生载流子的分离效率。
关键词：ZnO；Fe掺杂；沉淀法；表征佳木斯大学教务处第I页毕业论文（设计）用纸Fe Doped ZnO Nanoparticles and Characterization Abstract: Object Fe doped ZnO nanoparticles to carry out the preparation and characterization of the study. Methods zinc nitrate, ferric nitrate, sodium hydroxide as raw materials, synthesis of Fe doped ZnO precipitation of nanoparticles, and the samples were characterized.With a WCT-2A type TGA TG-DTA samples were tested; By X-Ray diffraction crystal structure of the test sample; using UV-Vis DRS spectra recorded sample spectrophotometer. Results Successfully synthesized through the precipitation of pure ZnO, and Fe content (0.5%, 1%, 3%, 5%) of the Fe-ZnO nano-particles, and the samples were characterized. Conclusions Iron doped into the ZnO lattice replaced by zinc, corresponding to expand the scope of the optical sample; and the appropriate amount of Fe doped ZnO nanoparticles are also enriched in the surface states (surface defects) and the associated improved Photogenerated carrier separation efficiency.Keywords:ZnO; Fe doped; precipitation; Characterization佳木斯大学教务处第II页毕业论文（设计）用纸佳木斯大学教务处目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)前言 (1)1 仪器试剂 (11)1.1 仪器 (11)1.2 试剂 (11)2 实验方法 (11)2.1 Fe-ZnO纳米粒子的制备 (11)2.1.1 纯ZnO前驱物的制备 (12)2.1.2 Fe-ZnO前驱物的制备 (13)2.1.3 目标产物Fe-ZnO纳米粒子的制备 (13)2.2 样品表征 (13)3 实验结果 (13)3.1 TG-DTA测试 (13)3.2 XRD测试 (14)3.3 UV-Vis DRS测试 (16)4 讨论 (17)结论 (18)致谢 (19)参考文献 (20)附录 (21)附录Ⅰ（英） (21)附录Ⅱ（中） (24)毕业论文（设计）用纸前言氧化锌(ZnO)是一种重要的直接宽带隙半导体材料，其室温禁带宽度为3.37 eV。
磁性半导体_绝缘体_磁性半导体构成的隧道结的物理性质
1.2 隧道磁致电阻（TMR）效应
在前面所提到的磁致电阻效应最早是在 Fe/Cr/Fe 三明治结构或者这种磁性多 层膜结构中观察到的， 然而, 于 1975 年, M. Julliere[7]在 Phys. Lett 上的一篇文 章里首次报导了一种所谓的隧道磁致电阻效应, 在铁磁体/绝缘层/铁磁体中, 发 现在两铁磁体磁化方向平行和反平行时隧道结的电阻存在着差异, 并给出了如 下的磁致电阻公式：
La0.67 Sr0.33 MnO3 / SrTiO3 / La0.67 Sr0.33 MnO3 组成的隧道结中发现了高达 83%的
TMR, 而且在室温下, 也有较大的 TMR。隧道磁致电阻效应也有很好的应用前 景。 隧道巨磁电阻结比较容易制成电子器件, 所需的饱和外磁场较小(几十到几 百高斯), 有着较高的室温磁电阻值, 这些都使得它能很快地投入到应用之中, 在 IBM 等公司中, 由隧道磁电阻效应制作的感应磁头和磁存储器件等已经投入了 市场。 在 FM/I/FM 隧道结中, 隧道磁致电阻效应很强烈地取决于两铁磁层的磁化 方向的排列, 这与磁性多层膜中的巨磁电阻（GMR）效应在现象上有类似之处, 都是属于自旋极化电子输运过程, 但是两者的机制是不同的。巨磁电阻效应是源 于铁磁/非磁界面和铁磁体内部的自旋相关散射过程, 而隧道磁阻效应来自于自 旋相关的隧道过程。 在 GMR 的输运过程中, 由于 s 电子的有效质量要远小于 d 电子的有效质量, 所以 s 电子在总电流中占据了主要作用，而在隧穿过程中, 由 于隧穿主要在费米面附近发生, 而 d 电子在费米面附近的电子数要远大于 s 电子 在费米面附近的电子数, 所以 d 电子对于隧穿电导也起到了重要的贡献。
1
第一章
绪论
TMR
G 2 PP G 1 PP
半导体的导电特性及其应用
半导体的导电特性及其应用半导体是现代信息化工业的基础，可以利用半导体材料制作电子器件和集成电路，这些都是信息技术的基础，其材料的研发和制作大大的促进了现代社会信息化的飞速发展。
半导体的种类也多种多样。
本文将主要介绍半导体的相关基础概念、半导体的导电特性及其应用。
關键词：半导体导体特性导电性PN结引言[1]1990年以前的半导体材料主要以硅材料为主，几乎完全垄断着整个电子行业。
目前的很多半导体相关电子器件也主要是用硅材料制作的。
硅材料相关电子器件的发展完全决定和导致了微型计算机的出现和发展甚至整个信息产业的飞跃。
随着社会信息化的发展，除了硅材料以外的砷化镓、磷化铟、氮化镓等半导体材料也在电子行业展露头角，其相较硅材料的各种优势也逐渐被人们发现，当然其不足也同样存在。
一、半导体的基本概念从材料的导电与否可以分为导体、绝缘体和半导体。
而半导体，则通常是指其导电性能在导体与绝缘体之间，其导电性可被人为控制。
原子的最外层电子受到激发，会形成自由电子，电子逃离后变成了空穴。
半导体中有两种载流子——自由电子和空穴。
[2]其中半导体又分为N型半导体和P型半导体。
P型半导体通常又可以称为空穴半导体，因为其是指通过空穴导电的半导体，在纯净的晶体硅中掺入三价的原子，掺入的原子取代硅原子在晶格中的位置，会形成空穴，当然掺入的原子越多，形成的空穴则越多，导电性就会越好；N型半导体也可以称为电子半导体，因为其是指依靠自由电子导电的半导体，在纯净的晶体硅中掺入五价原子，掺入的原子取代硅原子在晶格中的位置，会形成自由电子，当然掺入的原子越多，形成的自由电子则越多，导电性就会越好。
但通常空穴的多少还取决于温度，而自由电子的浓度取决于掺入的原子浓度。
[3]单一的P型半导体或者单一的N型半导体都仅能做电阻使用，用处都不大，通常是将二者结合在一起使用。
当二者相互接触时，其交界区域成为PN结。
二、半导体的导电特性[4]纯净的半导体材料在温度很低（绝对零度左右）时，价电子被束缚得很紧，内部几乎完全没有电子可以移动，也就是没有载流子可以导电，这种情况下的半导体材料的导电性接近绝缘体。
宽带隙半导体材料光学性质研究
iii
ABSTRACT
film have been assigned, which are further verified by temperaturedependent Raman scattering measurements.
On the other hand, InN and AlN thin films have been investigated for the optical properties. We have carried out transmission measurements on InN thin films at 10-300K, and reflectance measurements on high-quality single crystal AlN thin films at 23-300K. With the aid of a novel procedure developed for analyzing the transmission or reflection spectra, the temperature-dependent optical properties, such as absorption coefficient, band gap, Urbach bandtail characteristics, and refractive index, of InN and AlN thin films have been determined. The wavelength- and temperature-dependent absorption coefficient in both the Urbach and intrinsic absorption regions has been described by a series of empirical formulae. A bandtail theory based on the calculation of density of occupied states and the carrier-phonon interaction has been employed to analyze the temperature-dependent bandtail characteristics. Furthermore, the wavelength- and temperature-dependent refractive index dispersion below the band gap is also found to follow a Sellmeier equation. These optical properties provide an experimental basis for the characterization and device design of InN and AlN thin films.
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1半导体材料的战略地位 上世纪中叶，单晶硅和半导体晶体管的发明及其硅集成电路的研制成功，导致了电子工业革命；上世纪70年代初石英光导纤维材料和GaAs激光器的发明，促进了光纤通信技术迅速发展并逐步形成了高新技术产业，使人类进入了信息时代。超晶格概念的提出及其半导体超晶格、量子阱材料的研制成功，彻底改变了光电器件的设计思想，使半导体器件的设计与制造从“杂质工程”发展到“能带工程”。纳米科学技术的发展和应用，将使人类能从原子、分子或纳米尺度水平上控制、操纵和制造功能强大的新型器件与电路，必将深刻地影响着世界的政治、经济格局和军事对抗的形式，彻底改变人们的生活方式。
2几种主要半导体材料的发展现状与趋势 2.1硅材料 从提高硅集成电路成品率，降低成本看，增大直拉硅（CZ－Si）单晶的直径和减小微缺陷的密度仍是今后CZ－Si发展的总趋势。目前直径为8英寸（200mm）的Si单晶已实现大规模工业生产，基于直径为12英寸（300mm）硅片的集成电路（IC‘s）技术正处在由实验室向工业生产转变中。目前300mm，0.18μm工艺的硅ULSI生产线已经投入生产，300mm，0.13μm工艺生产线也将在2003年完成评估。18英寸重达414公斤的硅单晶和18英寸的硅园片已在实验室研制成功，直径27英寸硅单晶研制也正在积极筹划中。
从进一步提高硅IC‘S的速度和集成度看，研制适合于硅深亚微米乃至纳米工艺所需的大直径硅外延片会成为硅材料发展的主流。另外，SOI材料，包括智能剥离（Smart cut）和SIMOX材料等也发展很快。目前，直径8英寸的硅外延片和SOI材料已研制成功，更大尺寸的片材也在开发中。
理论分析指出30nm左右将是硅MOS集成电路线宽的“极限”尺寸。这不仅是指量子尺寸效应对现有器件特性影响所带来的物理限制和光刻技术的限制问题，更重要的是将受硅、SiO2自身性质的限制。尽管人们正在积极寻找高K介电绝缘材料（如用Si3N4等来替代SiO2），低K介电互连材料，用Cu代替Al引线以及采用系统集成芯片技术等来提高ULSI的集成度、运算速度和功能，但硅将最终难以满足人类不断的对更大信息量需求。为此，人们除寻求基于全新原理的量子计算和DNA生物计算等之外，还把目光放在以GaAs、InP为基的化合物半导体材料，特别是二维超晶格、量子阱，一维量子线与零维量子点材料和可与硅平面工艺兼容GeSi合金材料等，这也是目前半导体材料研发的重点。
2.2 GaAs和InP单晶材料 GaAs和InP与硅不同，它们都是直接带隙材料，具有电子饱和漂移速度高，耐高温，抗辐照等特点；在超高速、超高频、低功耗、低噪音器件和电路，特别在光电子器件和光电集成方面占有独特的优势。 目前，世界GaAs单晶的总年产量已超过200吨，其中以低位错密度的垂直梯度凝固法（VGF）和水平（HB）方法生长的2－3英寸的导电GaAs衬底材料为主；近年来，为满足高速移动通信的迫切需求，大直径（4，6和8英寸）的SI－GaAs发展很快。美国莫托罗拉公司正在筹建6英寸的SI－GaAs集成电路生产线。InP具有比GaAs更优越的高频性能，发展的速度更快，但研制直径3英寸以上大直径的InP单晶的关键技术尚未完全突破，价格居高不下。
GaAs和InP单晶的发展趋势是： （1）。增大晶体直径，目前4英寸的SI－GaAs已用于生产，预计本世纪初的头几年直径为6英寸的SI－GaAs也将投入工业应用。
（2）。提高材料的电学和光学微区均匀性。 （3）。降低单晶的缺陷密度，特别是位错。 （4）。GaAs和InP单晶的VGF生长技术发展很快，很有可能成为主流技术。 2.3半导体超晶格、量子阱材料 半导体超薄层微结构材料是基于先进生长技术（MBE，MOCVD）的新一代人工构造材料。它以全新的概念改变着光电子和微电子器件的设计思想，出现了“电学和光学特性可剪裁”为特征的新范畴，是新一代固态量子器件的基础材料。
（1）Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料。 GaAIAs／GaAs，GaInAs／GaAs，AIGaInP／GaAs；GalnAs／InP，AlInAs／InP，InGaAsP／InP等GaAs、InP基晶格匹配和应变补偿材料体系已发展得相当成熟，已成功地用来制造超高速，超高频微电子器件和单片集成电路。高电子迁移率晶体管（HEMT），赝配高电子迁移率晶体管（P－HEMT）器件最好水平已达fmax=600GHz，输出功率58mW，功率增益6.4db；双异质结双极晶体管（HBT）的最高频率fmax也已高达500GHz，HEMT逻辑电路研制也发展很快。基于上述材料体系的光通信用1.3μm和1.5μm的量子阱激光器和探测器，红、黄、橙光发光二极管和红光激光器以及大功率半导体量子阱激光器已商品化；表面光发射器件和光双稳器件等也已达到或接近达到实用化水平。目前，研制高质量的1.5μm分布反馈（DFB）激光器和电吸收（EA）调制器单片集成InP基多量子阱材料和超高速驱动电路所需的低维结构材料是解决光纤通信瓶颈问题的关键，在实验室西门子公司已完成了80×40Gbps传输40km的实验。另外，用于制造准连续兆瓦级大功率激光阵列的高质量量子阱材料也受到人们的重视。
虽然常规量子阱结构端面发射激光器是目前光电子领域占统治地位的有源器件，但由于其有源区极薄（～0.01μm）端面光电灾变损伤，大电流电热烧毁和光束质量差一直是此类激光器的性能改善和功率提高的难题。采用多有源区量子级联耦合是解决此难题的有效途径之一。我国早在1999年，就研制成功980nm InGaAs带间量子级联激光器，输出功率达5W以上；2000年初，法国汤姆逊公司又报道了单个激光器准连续输出功率超过10瓦好结果。最近，我国的科研工作者又提出并开展了多有源区纵向光耦合垂直腔面发射激光器研究，这是一种具有高增益、极低阈值、高功率和高光束质量的新型激光器，在未来光通信、光互联与光电信息处理方面有着良好的应用前景。
为克服PN结半导体激光器的能隙对激光器波长范围的限制，1994年美国贝尔实验室发明了基于量子阱内子带跃迁和阱间共振隧穿的量子级联激光器，突破了半导体能隙对波长的限制。自从1994年InGaAs／InAIAs／InP量子级联激光器（QCLs）发明以来，Bell实验室等的科学家，在过去的7年多的时间里，QCLs在向大功率、高温和单膜工作等研究方面取得了显着的进展。2001年瑞士Neuchatel大学的科学家采用双声子共振和三量子阱有源区结构使波长为9.1μm的QCLs的工作温度高达312K，连续输出功率3mW.量子级联激光器的工作波长已覆盖近红外到远红外波段（3－87μm），并在光通信、超高分辨光谱、超高灵敏气体传感器、高速调制器和无线光学连接等方面显示出重要
的应用前景。中科院上海微系统和信息技术研究所于1999年研制成功120K 5μm和250K 8μm的量子级联激光器；中科院半导体研究所于2000年又研制成功3.7μm室温准连续应变补偿量子级联激光器，使我国成为能研制这类高质量激光器材料为数不多的几个国家之一。
目前，Ⅲ－V族超晶格、量子阱材料作为超薄层微结构材料发展的主流方向，正从直径3英寸向4英寸过渡；生产型的MBE和M0CVD设备已研制成功并投入使用，每台年生产能力可高达3.75×104片4英寸或1.5×104片6英寸。英国卡迪夫的MOCVD中心，法国的Picogiga MBE基地，美国的QED公司，Motorola公司，日本的富士通，NTT，索尼等都有这种外延材料出售。生产型MBE和MOCVD设备的成熟与应用，必然促进衬底材料设备和材料评价技术的发展。
（2）硅基应变异质结构材料。 硅基光、电器件集成一直是人们所追求的目标。但由于硅是间接带隙，如何提高硅基材料发光效率就成为一个亟待解决的问题。虽经多年研究，但进展缓慢。人们目前正致力于探索硅基纳米材料（纳米Si／SiO2），硅基SiGeC体系的Si1－yCy/Si1－xGex低维结构，Ge／Si量子点和量子点超晶格材料，Si／SiC量子点材料，GaN／BP／Si以及GaN／Si材料。最近，在GaN／Si上成功地研制出LED发光器件和有关纳米硅的受激放大现象的报道，使人们看到了一线希望。
另一方面，GeSi／Si应变层超晶格材料，因其在新一代移动通信上的重要应用前景，而成为目前硅基材料研究的主流。Si/GeSi MODFET和MOSFET的最高截止频率已达200GHz，HBT最高振荡频率为160GHz，噪音在10GHz下为0.9db，其性能可与GaAs器件相媲美。
尽管GaAs／Si和InP／Si是实现光电子集成理想的材料体系，但由于晶格失配和热膨胀系数等不同造成的高密度失配位错而导致器件性能退化和失效，防碍着它的使用化。最近，Motolora等公司宣称，他们在12英寸的硅衬底上，用钛酸锶作协变层（柔性层），成功的生长了器件级的GaAs外延薄膜，取得了突破性的进展。
2.4一维量子线、零维量子点半导体微结构材料 基于量子尺寸效应、量子干涉效应，量子隧穿效应和库仑阻效应以及非线性光学效应等的低维半导体材料是一种人工构造（通过能带工程实施）的新型半导体材料，是新一代微电子、光电子器件和电路的基础。它的发展与应用，极有可能触发新的技术革命。
目前低维半导体材料生长与制备主要集中在几个比较成熟的材料体系上，如GaAlAs／GaAs，In（Ga）As／GaAs，InGaAs／InAlAs／GaAs，InGaAs／InP，In（Ga）As／InAlAs／InP，InGaAsP／InAlAs／InP以及GeSi／Si等，并在纳米微电子和光电子研制方面取得了重大进展。俄罗斯约飞技术物理所MBE小组，柏林的俄德联合研制小组和中科院半导体所半导体材料科学重点实验室的MBE小组等研制成功的In（Ga）As／GaAs高功率量子点激光器，工作波长lμm左右，单管室温连续输出功率高达3.6～4W.特别应当指出的是我国上述的MBE小组，2001年通过在高功率量子点激光器的有源区材料结构中引入应力缓解层，抑制了缺陷和位错的产生，提高了量子点激光器的工作寿命，室温下连续输出功率为1W时工作寿命超过5000小时，这是大功率激光器的一个关键参数，至今未见国外报道。
在单电子晶体管和单电子存贮器及其电路的研制方面也获得了重大进展，1994年日本NTT就研制成功沟道长度为30nm纳米单电子晶体管，并在150K观察到栅控源－漏电流振荡；1997年美国又报道了可在室温工作的单电子开关器件，1998年Yauo等人采用0.25微米工艺技术实现了128Mb的单电子存贮器原型样机的制造，这是在单电子器件在高密度存贮电路的应用方面迈出的关键一步。目前，基于量子点的自适应网络计算机，单光子源和应用于量子计算的量子比特的构建等方面的研究也正在进行中。