半導體器件前言第1頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一電子科學與技術（培養(yǎng)方案）是信息科學技術的先導和基礎，是一門涉及物理與材料、光電子學、微電子學和電子元器件的綜合學科，主要研究半導體物理、半導體器件物理與固體物理，半導體材料與固體電子元器件，集成電路設計與制造技術等。它涉及到微電子學與固體電子學的理論，信息的獲取、存儲、傳輸、處理與控制，能量的轉換與控制，并且和電路與系統(tǒng)、材料科學與工程及計算機科學與技術等多個學科有著密切的聯(lián)系。是我國微電子和光電子產業(yè)的重要支柱和國家優(yōu)先發(fā)展并重點支持的學科之一。第2頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一核心和基礎：微電子信息獲取信息處理信息傳輸、交換信息存儲信息的隨動執(zhí)行和應用關鍵技術：微（納）電子與光電子、軟件、計算機和通信基礎：軟件、微（納）電子與光電子信息安全信息管理信息技術的領域信息顯示0809電子科學與技術080901物理電子學080902電路與系統(tǒng)080903微電子學與固體電子學080904電磁場與微波技術

第3頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一電子學微電子學什么是微電子學？第4頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一100m頭發(fā)絲粗細7850m250m1962m21000倍1m1m(晶體管的大小)90年代生產的集成電路中晶體管大小與人類頭發(fā)絲粗細、細胞大小的比較第5頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一微電子：Microelectronics微電子技術——微型電子技術核心——集成電路微電子學是研究在固體材料上構成微小型化電子線路、子系統(tǒng)及系統(tǒng)的電子學分支學科。是電子學最重要的組成部分，是計算機科學、信息科學、固態(tài)電子學、醫(yī)用電子學等的發(fā)展基礎。－《固體物理學大詞典》第6頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一電子科學與技術基本內容1、電子元器件分立元器件集成電路器件2、電子材料半導體材料金屬絕緣材料電路保護材料作業(yè)1：由能帶理論說明晶體可以區(qū)分為導體、半導體和絕緣體。第7頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一電子科學與技術基本內容3、分析與設計基本理論電子材料的基本物理和化學性質元器件的基本工作原理4、工程應用技術和方法應用研究領域第8頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一普通物理學數(shù)學分析隨機過程量子力學半導體物理固體物理數(shù)理方法場論張量半導體材料半導體元件無源元件光電子材料電路分析理論信號與系統(tǒng)理論電磁兼容設計技術制造技術應用電子技術專業(yè)實驗課電子科學與技術學科體系第9頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一干什么（培養(yǎng)方案）在光電子與微電子領域及相關的領域從事科學研究、技術開發(fā)與應用及管理工作。本專業(yè)能夠從事現(xiàn)代集成電路、光電子信息產品及電子系統(tǒng)的開發(fā)設計、生產制造、安裝調試、維護及相關的管理工作。就業(yè)方向：學生畢業(yè)后適合在信息技術產業(yè)、科研部門、高等院校及其相關領域從事光電子技術、信息與計算機控制技術、光電檢測與光纖通信、電子系統(tǒng)設計等領域從事開發(fā)設計、生產制造、安裝調試、維護以及技術管理等方面的工作。第10頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一半導體特性摻雜特性半導體電源+-作業(yè)2：本征半導體材料中摻入雜質引起半導體的導電能力增加，是否摻入的雜質越多導電能力越好？為什么？第11頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一半導體電源+-光敏特性：第12頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一半導體電源+-熱敏特性：第13頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一1874年F.Buran半導體器件的第1項研究金屬－半導體接觸第14頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一第一個三極晶體管1947.12.23WillianmSchockley領導的研究小組研制出了第一個三極晶體管。半導體器件發(fā)展歷程及其展望，固體電子學研究與進展，2006年，26卷，4期，510頁第15頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一第16頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一平面加工工藝（光刻）的發(fā)明使集成電路技術和產業(yè)迅速發(fā)展的關鍵。1957年，美國DOF實驗室首先將光刻技術引入到半導體技術中。Fairchild公司的Noyce將光刻技術和SiO2巧妙結合起來，實現(xiàn)了精細晶體管和集成電路圖形結構。由此導致了平面工藝的誕生。平面工藝的誕生是實現(xiàn)大規(guī)模、低成本制造集成電路的基礎。第17頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一1960年,由于表面態(tài)問題得到了有限控制,貝爾實驗室的Kahng和Atalla成功地研制出第一只實用型金屬氧化物半導體場效應晶體管MOSFET。這種晶體管后來主導了集成電路和微芯片的命運。自MOSFET研制成功后,它得到了迅猛發(fā)展并且成為微處理器(Microprocessor)與存儲器(Memory)等先進集成電路中最重要的器件,與其相關的集成電路產品占有半導體市場90%的份額。第18頁，共20頁，2023年，2月20日，星期一第一個半導體激光器二極管：在1962年7月召開的固體器件研究國際會議上，美國麻省理工學院林肯實驗室的兩名學者克耶斯（Keyes）和奎斯特（Quist）報告了砷化鎵材料的光發(fā)射現(xiàn)象，這引起通用電氣研究實驗室工程師哈爾（Hall）的極大興趣，在會后回家的火車上他寫下了有關數(shù)據(jù)。回到家后，哈爾立即制定了研制半導體激光器的計劃，并與其他研究人員一道，經(jīng)數(shù)周奮斗，他們的計劃獲得成功。像晶體二極管一樣，半導體激光器也以材料的p-n結特性為基礎，且外觀亦與前者類似，因此，半導體