半導體薄膜技術與物理

前言

　　材料是人類物質(zhì)生活和文明進步的基礎，新材料是現(xiàn)代文明社會和高新技術發(fā)展的先導，半導體材料是支撐現(xiàn)代信息社會的基石?！　≡诮陙?，半導體材料得到了迅猛的發(fā)展，Ge、Si、GaAs、Znse、金剛石、SiC、GaN、znO，從窄禁帶到寬禁帶，從紅外到紫外，半導體材料的研究掀起了一輪又一輪的高潮。隨著半導體材料和微電子、光電子高科技的迅速發(fā)展，對薄膜材料和器件制備技術及其相關物理知識的了解和研究顯得尤為重要。先進的薄膜生長制備技術是實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)半導體材料和器件的基礎和保證。從20世紀60年代初外延生長技術被應用在半導體領域以來，特別是最近幾年，新型半導體材料、新型光電器件、超大規(guī)模集成電路的研制，促進了薄膜生長技術的發(fā)展。半導體薄膜制備技術的高度發(fā)展，不僅為新型半導體器件的研制創(chuàng)造了條件，也為半導體理論的進一步發(fā)展奠定了基礎?！　“雽w薄膜技術與物理已成為一門內(nèi)容豐富的專業(yè)課程，也是人們研究的一個重要方向。葉志鎮(zhèn)教授從事半導體材料與器件的研究已有20余年，具有近20年半導體薄膜技術與物理的教學經(jīng)驗，為此，作者結合多年的教學科研實踐，在本書中向讀者全面地介紹了各種半導體薄膜技術與物理。本書除了介紹最基本的薄膜生長知識外，還盡量多地介紹了國內(nèi)外最新的研究進展，特別是新型半導體薄膜材料的生長技術和物理基礎。

內(nèi)容概要

　　《半導體薄膜技術與物理》全面系統(tǒng)地介紹了半導體薄膜的各種制備技術及其相關的物理基礎。全書共分十章。第一章概述了真空技術，第二至第八章分別介紹了蒸發(fā)、濺射、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、分子束外延、液相外延、濕化學合成等各種半導體薄膜的沉積技術，第九章介紹了半導體超晶格、量子阱的基本概念和理論，第十章介紹了典型薄膜半導體器件的制備技術?！　　栋雽w薄膜技術與物理》文字敘述上力求做到深入淺出，內(nèi)容上深度和寬度相結合，理論和實踐相結合，以半導體薄膜技術為重點，結合半導體材料和器件的性能介紹，同時還介紹了半導體薄膜技術與物理領域的新概念、新進展、新成果和新技術?！栋雽w薄膜技術與物理》具有內(nèi)容翔實、概念清楚、圖文并茂的特點。　　《半導體薄膜技術與物理》讀者對象廣泛，可作為高等院校材料、物理、電子、化學等學科的研究生或高年級本科生的半導體薄膜技術課程的教材，也可作為從事半導體材料、薄膜材料、光電器件等領域的科研人員、工程技術人員的參考書籍。

作者簡介

　　葉志鎮(zhèn)，男，1955年5月生于浙江溫州。1987年獲浙江大學光儀系工學博士學位；畢業(yè)后留校工作，1990～1992年留學美國麻省理工學院（MIT）；1994年晉升為教授；1996年選為博導?，F(xiàn)為浙江大學材料與化學工程學院副院長、浙江大學納米中心主任?！　?988年進入浙江大學材料系，在硅材料國家重點實驗室一直從事半導體薄膜教學科研工作，主要研究方向：Zn0薄膜材料制備、物性調(diào)控及光電應用；納米薄層材料高真空CVD技術研發(fā)及應用?，F(xiàn)兼任國家自然科學基金委信息科學部評審組成員，全國電子材料專委副主任，全國半導體與集成技術、半導體材料和半導體物理專委委員等。

書籍目錄

第1章 真空技術1.1 真空的基本概念1.1.1 真空的定義1.1.2 真空度單位1.1.3 真空區(qū)域劃分1.2 真空的獲得1.3 真空度測量1.3.1 熱傳導真空計1.3.2 熱陰極電離真空計1.3.3 冷陰極電離真空計1.4 真空度對薄膜工藝的影響參考文獻第2章 蒸發(fā)技術2.1 發(fā)展歷史與簡介2.2 蒸發(fā)的種類2.2.1 電阻熱蒸發(fā)2.2.2 電子束蒸發(fā)2.2.3 高頻感應蒸發(fā)2.2.4 激光束蒸發(fā)2.2.5 反應蒸發(fā)2.3 蒸發(fā)的應用實例2.3.1 Cu（In，Ga）Se2薄膜2.3.2 ITO薄膜參考文獻第3章 濺射技術3.1 濺射基本原理3.2 濺射主要參數(shù)3.2.1 濺射閩和濺射產(chǎn)額3.2.2 濺射粒子的能量和速度3.2.3 濺射速率和淀積速率3.3 濺射裝置及工藝3.3.1 陰極濺射3.3.2 三極濺射和四極濺射3.3.3 射頻濺射3.3.4 磁控濺射3.3.5 反應濺射3.4 離子成膜技術3.4.1 離子鍍成膜3.4.2 離子束成膜3.5 濺射技術的應用3.5.1 濺射生長過程3.5.2 濺射生長Zno薄膜的性能參考文獻第4章 化學氣相沉積4.1 概述4.2 硅化學氣相沉積4.2.1 CVD反應類型4.2.2 CVD熱力學分析4.2.3 CVD動力學分析4.2.4 不同硅源的外延生長4.2.5 成核4.2.6 摻雜4.2.7 外延層質(zhì)量4.2.8 生長工藝4.3 CVD技術的種類4.3.1 常壓CVD4.3.2 低壓CVD4.3.3 超高真空CVD4.4 能量增強CVD技術4.4.1 等離子增強CVD4.4.2 光增強CVD4.5 鹵素輸運法4.5.1 氯化物法4.5.2 氫化物法4.6 MOCVD技術4.6.1 MOCVD簡介4.6.2 MOCVD生長GaAs4.6.3 MOCVD生長GaN4.6.4 MOCVD生長ZnO4.7 特色CVD技術4.7.1 選擇外延CVD技術4.7.2 原子層外延參考文獻第5章 脈沖激光沉積5.1 脈沖激光沉積概述5.2 PLD的基本原理5.2.1 激光與靶的相互作用5.2.2 燒蝕物的傳輸5.2.3 燒蝕粒子在襯底上的沉積5.3 顆粒物的抑制5.4 PLD在Ⅱ-Ⅵ族化合物薄膜中的應用5.4.1 ZnO薄膜的PLD生長5.4.2 其他Ⅱ-Ⅵ族化合物的PLD生長參考文獻第6章 分子束外延6.1 引言6.2 分子束外延的原理和特點6.3 外延生長設備6.4 分子束外延生長硅6.4.1 表面制備6.4.2 外延生長6.4.3 摻雜6.4.4 外延膜的質(zhì)量診斷6.5 分子束外延生長Ⅲ-V族化合物半導體材料和結構6.5.1 MBE生長GaAs6.5.2 MBE生長InAs／GaAs6.5.3 MBE生長GaN6.6 分子束外延生長Ⅱ一Ⅵ族化合物半導體材料和結構6.6.1 HgCdTe材料6.6.2 CdTe／Si的外延生長6.6.3 HgCdTe／Si的外延生長6.6.4 ZnSe、ZnTe6.6.5 ZnO薄膜6.7 分子束外延生長其他半導體材料和結構6.7.1 SiC：材料6.7.2 生長小尺寸Ge／Si量子點6.7.3 生長有機半導體薄膜參考文獻第7章 液相外延7.1 液相外延生長的原理7.1.1 液相外延基本概況7.1.2 硅液相外延生長的原理7.2 液相外延生長方法和設備7.3 液相外延生長的特點7.4 液相外延的應用實例7.4.1 硅材料7.4.2 Ⅲ-V族化合物半導體材料7.4.3 碲鎘汞（Hgl-rCdrTe）材料7.4.4 SiC材料參考文獻第8章 濕化學制備方法8.1 溶膠-凝膠技術第9章 半導體超晶格和量子阱第10章 半導體器件制備技術參考文獻

章節(jié)摘錄

　　第2章　蒸發(fā)技術　　物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition，簡稱PVD）是指在一定的真空條件下，利用熱蒸發(fā)或輝光放電或弧光放電等物理過程使材料沉積在襯底上的薄膜制備技術。PVD是應用極為廣泛的成膜技術，涉及化工、核工程、微電子以及相關工業(yè)工程。它主要分為三類：真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。相對于PVD技術的三個分類，相應的真空鍍膜設備也就有真空蒸發(fā)鍍膜機、真空濺射鍍膜機和真空離子鍍膜機。本章介紹的是PVD技術的第一類——一真空蒸發(fā)鍍膜法，而真空濺射鍍膜和離子鍍膜將在下一章中予以介紹。　　§2.1　發(fā)展歷史與簡介　　將固體材料置于高真空環(huán)境中加熱，使之升華或蒸發(fā)并沉積在特定襯底上以獲得薄膜的工藝方法，稱為真空蒸發(fā)鍍膜法（簡稱蒸鍍）。

編輯推薦

　　《半導體薄膜技術與物理》共分十章，以葉志鎮(zhèn)教授“半導體薄膜技術物理”講義為基礎編撰而成。第一章敘述了真空技術的基本知識；第二章至第八章是《半導體薄膜技術與物理》的核心內(nèi)容，結合各種半導體材料，詳細介紹了蒸發(fā)、濺射、化學氣相沉積、脈沖激光沉積、分子束外延、液相沉積和濕化學合成等半導體薄膜技術與物理；第九章介紹了超晶格的相關知識，超晶格、量子阱是現(xiàn)代新型半導體器件的基礎和關鍵；第十章介紹了典型薄膜半導體器件的制備技術，包括發(fā)光二極管、薄膜晶體管和紫外探測器。

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