还剩24页未读,继续阅读
本资源只提供10页预览,全部文档请下载后查看!喜欢就下载吧,查找使用更方便
文本内容:
《素半导体材料》课件ppt•素半导体材料简介•素半导体材料的物理性质•素半导体材料的制备方法•素半导体材料的应用实例•素半导体材料的未来展望与挑战01素半导体材料简介定义与特性素半导体材料定义指纯净、未掺杂的半导体材料,其导电性能主要由其内部电子状态决定素半导体材料特性具有高电子迁移率、低电阻率、高稳定性等特性,广泛应用于电子器件和集成电路中分类与组成素半导体材料分类根据导电类型可分为N型和P型两类,根据晶体结构可分为单晶、多晶和无定形等类型素半导体材料组成主要由元素周期表中的IV族元素(如硅、锗)、III-V族化合物(如砷化镓、磷化铟)以及II-VI族化合物(如氧化锌、硫化镉)等组成应用领域与发展趋势应用领域素半导体材料广泛应用于微电子、光电子、电力电子等领域,如集成电路、晶体管、太阳能电池、LED等发展趋势随着科技的不断进步,素半导体材料在高性能、低成本、环保等方面的需求日益增长,未来将朝着更高性能、更低能耗、更环保的方向发展02素半导体材料的物理性质电学性质导电类型载流子素半导体材料在纯净状态下通常为绝缘体在素半导体中,载流子主要包括电子和空或半绝缘体,但在掺入杂质后可呈现n型或穴,其浓度受温度、掺杂等因素影响p型导电类型迁移率电阻率电子和空穴的迁移率决定了素半导体的电电阻率是衡量素半导体导电能力的参数,导率,迁移率越高,电导率越大其值与载流子浓度和迁移率有关光学性质吸收光谱光电效应素半导体材料对不同波长的光当光照射在素半导体表面时,具有不同的吸收系数,表现出可产生光生电流,即光电效应不同的吸收光谱发光光谱折射率与反射率某些素半导体材料在受到激发素半导体的折射率和反射率与后可发出特定波长的光,形成光的波长和入射角有关发光光谱热学性质热膨胀系数当温度变化时,素半导体材料的体积会发生膨胀或收缩,热膨胀系数是描热导率述这一现象的参数热导率是衡量素半导体材料导热能力的参数,其值取决于材料的晶格结构和声比热容子散射机制比热容是衡量材料吸收或释放热量时温度变化程度的参数热稳定性素半导体材料在高温下的稳定性对其在实际应用中的可靠性具有重要意义磁学性质磁导率磁化强度磁导率是衡量素半导体材料在磁场中导磁能磁化强度描述了材料被磁化的程度,与材料力的参数的微观结构和磁畴结构有关磁电阻效应霍尔效应某些素半导体材料在磁场中电阻率发生变化当电流在磁场中穿过素半导体材料时,会产的现象称为磁电阻效应生横向电压,这一现象称为霍尔效应03素半导体材料的制备方法物理法机械研磨法通过机械研磨的方式将原材料研磨成粉末,再经过高温烧结或热压成型制备成素半导体材料该方法工艺简单,成本较低,但制备出的材料纯度较低,性能不稳定激光脉冲法利用激光脉冲的高能量密度,在极短时间内将原材料加热至熔融或气化状态,再快速冷却凝固形成素半导体材料该方法制备出的材料纯度高、结晶性好、性能优异,但设备成本高,工艺控制难度大化学法化学气相沉积法利用化学反应将气态的原材料转化为固态的素半导体材料该方法制备出的材料纯度高、结晶性好、性能优异,但设备成本高,工艺控制难度大溶胶-凝胶法通过溶液中的化学反应将原材料转化为凝胶态的素半导体材料,再经过干燥和热处理制备成素半导体材料该方法工艺简单,成本较低,但制备出的材料性能相对较低生物法生物模板法利用生物体的结构特征作为模板,将其他材料填充到生物模板的孔洞中形成素半导体材料该方法制备出的材料具有独特的结构和性能,但生物模板的获取和制备难度较大微生物合成法利用微生物的生长代谢过程合成素半导体材料该方法具有环保、可持续等优点,但制备出的材料性能和纯度相对较低,且需要解决大规模生产的问题04素半导体材料的应用实例电子器件集成电路素半导体材料如硅,是集成电路的主要材料,用于制造微处理器、存储器等芯片晶体管素半导体材料如硅、锗等,可用于制造晶体管,是电子设备的基本元件光电器件要点一要点二太阳能电池LED素半导体材料如硅、铜等,可用于制造太阳能电池,将光某些素半导体材料如氮化镓、磷化铟等,可用于制造LED能转化为电能灯,用于照明和显示新能源器件光伏发电系统燃料电池素半导体材料如硅、铜等,可用于制造某些素半导体材料如铂等,可用于制造燃光伏发电系统的电池板,将光能转化为料电池的电极,将化学能转化为电能电能VS其他应用实例传感器素半导体材料如硅、锗等,可用于制造传感器,用于检测温度、湿度、压力等物理量激光器某些素半导体材料如镓砷、镓铝等,可用于制造激光器,用于信息传输、加工等领域05素半导体材料的未来展望与挑战新材料与新技术的研发新材料研发新技术应用探索新型素半导体材料,以满足不断发展的电子设备需研究新的制备技术和工艺,提高素半导体材料的性能和求可靠性提高材料性能与稳定性性能提升稳定性增强通过优化材料成分和结构,提高素半导体材研究材料在各种环境条件下的稳定性表现,料的电学、光学和热学性能延长其使用寿命降低成本与实现产业化降低制造成本产业化推进通过规模化生产和优化工艺,降低素半导体材料的生推动素半导体材料在各个领域的应用,实现产业化发产成本展解决环境问题与可持续发展环保生产循环利用研究和推广环保的制备技术和生产工艺,减研究素半导体材料的回收和再利用技术,促少对环境的负面影响进可持续发展THANK YOU。