1、目錄雜質半導體的簡介雜質半導體的簡介雜質半導體與擴散技術雜質半導體與擴散技術雜質半導體與雜質半導體與pn結結 在本征半導體中摻入某些三價或者五價的微量元素作為雜質，可使半導體的導電性發生顯著變化。摻入雜質的本征半導體則稱為雜質半導體。雜質半導體的定義：發光材料本征半導體本征半導體雜質半導體雜質半導體從不用，性從不用，性能不穩定能不穩定雜質半導體的定義：雜質半導體的定義：雜質在帶隙中產生雜質能級，當雜質原子取代半導體晶體中的原子時：si摻雜摻雜磷磷摻雜摻雜硼硼多一個價電子，為施主雜質多一個空穴，為受主雜質 當雜質原子周圍的勢場與晶體本身的勢場有很大差異，則借助于短程勢場的作用往往形成俘獲電子或空

2、穴的能級-等電子陷阱。等電子陷阱形成束縛激子（電子空穴對），其中電子和空穴可直接躍遷復合，產生高效率發光。 根據摻入雜質性質的不同，雜質半導體分為根據摻入雜質性質的不同，雜質半導體分為n n型半導體和型半導體和p p型半導體兩種。型半導體兩種。施出價電子-施主接受電子-受主半導體發光材料的條件：半導體發光材料的條件：1 帶隙寬度合適（釋放光子能量小于帶隙寬度）2 可獲得電導率高的pn型晶體3 可獲得完整性好的優質晶體4 發光復合幾率大摻雜技術gan的摻雜：n型摻雜：摻雜元素主要是硅和鍺，激活能較低，成品易獲得較低導電率p型摻雜：摻雜元素主要是鎂，鎂為深受主，因被氫頓化為mg-h絡合物，因此呈現

3、高阻，可通過低能電子輻照及在氮氣中退火得到低阻氮化鎵。但目前p型摻雜水平仍很低。半導體的更新換代：硅砷化鎵、磷化銦氮化鎵氮化鎵氮化鎵具有優異電學性能、熱穩定性好、光電轉化率高。氮化鎵基白光led燈能耗為白熾燈的1/8，壽命是傳統熒光燈的50100倍。雜質半導體的形成： 通過擴散將一定數量和種類的雜質摻入硅片或其他晶體中，以改變其電學性質，并使摻入的雜質數量和分布情況都滿足要求。 擴散技術是一種基本而又重要的半導體制造工藝技術。間隙式擴散 半徑較小的雜質原子從半導體晶格的間隙中擠進去。替位式擴散 半徑較大的雜質原子代替半導體原子而占據格點（即空位） 的位置， 再依靠周圍空的格點來進行擴散。擴散方

4、程： 將菲克第一定律方程與半導體連續性方程聯立，即得到半導體摻雜的一維擴散方程（菲克第二定律）恒定表面源擴散恒定表面源擴散雜質的恒定表面源擴散雜質的分布情況分布情況表達式：有限表面源擴散表達式：有限表面源擴散雜質的分布情況有限表面源擴散雜質的分布情況有限表面源擴散雜質的高斯分有限表面源擴散雜質的高斯分布布 （1）二維擴散 （2）雜質濃度對擴散系數的影響 （3）電場效應 （4）發射區推進效應常用雜質的擴散方法按所用雜質源的形式： 液態源擴散、固態源擴散、氣態源擴散、涂源擴散和金擴散等按所用擴散系統的形式： 開管式擴散、閉管式擴散以及箱法擴散采用不同的摻雜工藝，通過擴散作用，將p型半導體與n型半導

5、體制作在同一塊半導體（通常是硅或鍺）基片上，在它們的交界面就形成空間電荷區稱為pn結。 在一塊本征半導體在兩側通過擴散不同的雜質在一塊本征半導體在兩側通過擴散不同的雜質, ,分別形成分別形成n型半導體型半導體和和p型半導體。此時將在型半導體。此時將在n型半導體和型半導體和p型半導體的結合面上形成如下物理型半導體的結合面上形成如下物理過程過程: : 因濃度差因濃度差 多子的擴散運動多子的擴散運動由雜質離子形成空間電荷區由雜質離子形成空間電荷區 空間電荷區形成內電場空間電荷區形成內電場 內電場促使少子漂移內電場促使少子漂移 內電場阻止多子擴散內電場阻止多子擴散pn結的形成pn結的形成pn結形成過程中的擴散運動p型、n型半導體由于分別含有較高濃度的“空穴”和自由電子，存在濃度梯度，所以二者之間將產生擴散運動。即：自由電子由n型半導體向p型半導體的方向擴散空穴由p型半導體向n型半導體的方向擴散高摻雜n+型氮化鎵體單晶襯底 2011年8月美國kyma公司新推出尺寸為10 10 mm-2和18 18 mm-2的高摻雜n+型氮化鎵體單晶襯底。 電阻率小于0.02歐姆厘米，比以前的n型氮化鎵襯底低兩個數量級。n型載流子濃度達到了61018 cm-3，對應電阻率僅為0.005歐姆厘米高摻雜n+型氮化鎵體