Pn结
一塊半導體晶體一側摻雜成p型半導體，另一側摻雜成n型半導體，中間二者相連的接觸面间有一个过渡层，稱為pn接面、p-n接面（p-n junction）。pn接面是電子技術中許多元件，例如半導體二極管、雙極性晶體管的物质基础。 历史 1948年，威廉·肖克利的論文《半導體中的pn接面和pn接面型晶體管的理論》發表於貝爾實驗室內部刊物。肖克利在1950年出版的《半導體中的電子和空穴》中詳盡地討論瞭接面型晶體管的原理，與約翰·巴丁、沃爾特·布喇…
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金属栅
金属栅（metal gate），指在横向金屬氧化物半導體（MOS）结构中，栅电极与晶体管通道之间由氧化层隔开——其栅材料为金属。自20世纪70年代中期以来，大多数MOS晶体管中“M（金属）”已被多晶硅取代，但名称仍沿用。 铝栅 首个MOSFET由和在1959年于贝尔实验室制造，1960年实现演示。他们采用硅作为沟道材料，并使用非自对准的铝栅。铝栅金属（通常在真空蒸发室内沉积在晶圆表面）在20世纪 70年代初期非常常见。 多晶硅 到了20…
金属-半导体结
在固体物理学中，金属-半导体结（metal–semiconductor (M–S) junction，M-S结）是一种电结，由金属与半导体材料紧密接触而形成。这是最古老的实用半导体器件类型。M-S结可以是整流结或非整流结。整流型的金属-半导体结形成肖特基势垒，构成的器件称为肖特基二极管；而非整流结则被称为歐姆接觸。（相比之下，当今最常见的半导体器件——整流型半导体-半导体结，被称为p-n结。） 金属-半导体结对所有半导体器件的运行都至关…
能带弯曲
在固体物理学中，能带弯曲是指材料的电子能带结构在结或界面附近发生的上下弯曲。此现象不涉及任何物理（空间）上的形变。当半导体界面周围自由电荷载流子的存在差异时，电荷载流子会在两种材料间转移，直至达到平衡状态并消除电位差。能带弯曲概念最早于1938年提出，当时莫特、与華特·蕭特基均发表了关于整流效应的理论。半导体结的应用引发了20世纪下半叶的电子计算机革命。二極體、晶体管及等器件在技术发展中发挥了至关重要的作用。 定性描述 多种接触方式均可…
能帶圖
能带图。图中阴影部分为耗尽层。φB表示空穴的能带移动及电荷能级。参见。]] 内部工作原理，上方显示了电路图，下方显示了施加偏置电压时的能带图。]] 能带图]] 能带图]] 在半导体固体物理学中，能带图是描述各种关键电子能级（費米能階及邻近的能带边）随空间维度（通常记作x）变化的图表。这些图表有助于解释多种半导体器件的工作原理，并能直观展现能带随位置发生的变化（能带弯曲）。图中可能会通过着色来区分能级的填充情况。 不应将能带图与能带结构图…
安德森定则
。处于平衡状态的结对齐（底部）是基于假设的平坦真空对齐（顶部）预测的。]] 安德森定则用于构建两种半导体材料之间异质结的能帶圖。安德森定则指出，构建能带图时，异质结两侧半导体的应当对齐（处于相同能量）。 该定则亦称电子亲合能定则，且与金属-半导体结的肖特基-莫特定则（Schottky–Mott rule）密切相关。 安德森定则由R.L.安德森于1960年首次提出。 构建能带图 一旦真空能级对齐，即可使用每种半导体的电子亲合能与能隙值来计…
带阶
带阶（Band offset）描述了半导体异质结处能带的相对排列情况。 简介 在半导体异质结处，两种不同材料的能带相互接触并产生相互作用。这两种材料的能带结构在界面处呈现不连续的分布，导致它们在靠近界面处发生重排与对齐。这种机制旨在确保费米能级在整个双半导体系统中保持连续。此类对齐现象是由半导体之间能带结构的不连续性以及界面处两个表面的相互作用所共同引起的。半导体异质结处能带的这种相对排列即被称为带阶。 带阶既取决于材料的本征性质（即由…
量子线
在凝聚态物理中,量子线指导电性质受到量子效应影响的导线.由于该效应通常在纳米尺度才出现，故也称为纳米线。由于传导电子在切向上受到量子束缚,切向能量呈现量子化:E_0 ("基态" 能量), E_1,... (另见量子谐振子).量子化的主要后果是量子线的电阻不能用传统的公式: R=\rho{l \over S} 获得(这里\rho 电阻系数, l 长度, S 截面积)。 量子线电阻必须通过对横向能量的精确计算而获得,而且必然是量子化的。 纳…
电结
電子學中的接面（junction）也稱為結，是指多個導體或是多種半導體有實際接觸的部份，可能是一點或是一個面。接面包括有熱電接面，或是pn结。接面可能是整流器，也可能沒有整流功能。沒有整流功能的接面稱為歐姆接觸，會有線性的電壓電流關係。有整流接面的電子元件包括有、肖特基二极管或是双极性晶体管。 接面也可以依接面二側材料的差異程度來分類，異質接面是由兩層以上不同的材料薄膜依次沉積在同一基座上形成，這些材料具有不同的能帶隙。的各層材料有相同…
浅槽隔离
浅槽隔离（STI），也称为盒式隔离技术，是一种集成电路特性，用于防止相邻半导体器件组件之间的电流泄漏。STI一般用于工艺节点为250纳米制程及以下的CMOS工艺。较早的CMOS工艺和非MOS工艺常使用局部硅氧化隔离。 STI是在半导体器件制造过程的早期创建的，在晶体管形成之前。STI工艺的关键步骤包括在硅中刻蚀出沟槽图案，沉积一种或多种介電質（如二氧化硅）填充沟槽，以及使用诸如化学机械平坦化之类的技术去除多余的介电材料。 某些半导体制造…
歐姆接觸
欧姆接触是半导体设备上具有线性并且对称的电流-电压特性曲线（I-V curve）的区域。如果电流-电压特性曲线不是线性的，这种接触便叫做肖特基接触。典型的欧姆接触是溅镀或者蒸镀的金属片，这些金属片通过光刻製程布局。低电阻，稳定接触的欧姆接触是影响集成电路性能和稳定性的关键因素。它们的制备和描绘是电路制造的主要工作。 理论 任何两种相接触的固体的费米能级（Fermi level，或者严格意义上，化学势）必须相等。 费米能级和真空能级的差值…
量子阱
量子阱（）是指具有离散能量值的势阱。 为了形成量子化，可以把能够在三维空间自由运动的粒子束缚在一个平面区域。当量子阱的厚度达到载流子（电子或空穴）对应物质波的波长相同的数量级时，量子束缚效应就可以发生，造成子能带（），也就是说载流子只能具有离散的能量值。 参考 盒中粒子問題 量子线，载流子限制在二维。 量子点，载流子限制在所有三个维度。 参考文献 Thomas Engel, Philip Reid Quantum Chemistry a…
SOI
SOI（）全名是絕緣體上矽，是指矽電晶體結構在絕緣體之上的意思，原理就是在矽電晶體之間，加入絕緣體物質，可使兩者之間的寄生電容比原來的少上一倍。優點是可以較易提升時脈，並減少電流漏電成為省電的IC，在製程上還可以省略部分光罩以節省成本，因此不論在製程上或是電路上都有其優勢。此外，在SOI晶圓（SOI wafer）本身基板的阻抗值的部分也會影響到元件的表現，因此後來也有公司在基板上進行阻抗值的調整，達到射頻元件（Radio frequen…
肖特基势垒
肖特基势垒（），是指具有整流特性的金属-半导体界面，就如同二极管具有整流特性。肖特基势垒（障壁）相較於PN接面最大的区别在於具有較低的接面电压，以及在金属端具有相當薄的(几乎不存在)耗尽层寬度。 並非所有的金属-半导体接面都是具有整流特性的，不具有整流特性的金属-半导体接面則稱為欧姆接触。整流属性決定於金属的功函、固有半导体的能隙，以及半导体的掺杂類型及浓度。在設計半导体器件時需要對肖特基效应相當熟悉，以確保不會在需要歐姆接觸的地方意外…
耗尽层
耗尽层（），又称空乏區、阻挡层、势垒区（），是指PN结中在漂移运动和扩散作用的双重影响下载流子数量非常少的一个高电阻区域。耗尽层的宽度与材料本身性质、温度以及偏置电压的大小有关。 形成 PN结中耗尽层的形成 在PN结中，由于载流子浓度的梯度，空穴、电子会通过扩散作用的形式分别向掺杂浓度低的N区、P区移动。扩散作用产生的少数载流子会产生一个内在电场。这个电场会使载流子发生漂移运动，这一运动与扩散的方向正好相反，二者会达成动态平衡。这两种作…
栅氧化层
栅氧化层（），是用来把CMOS栅极与下方源极、漏极以及源漏极间导电沟道隔离开来的氧化介质层（如右图）。通过将沟道上方的硅氧化为二氧化硅，栅氧化层得以形成，其厚度大约为5到200纳米，这层物质为绝缘体。栅氧化层上方为导电的栅极材料。栅氧化层充当了介质层，使得栅极能够维持1到5毫伏每立方米的纵向电场，这个电场可以用来控制下方沟道的导通和关断。 参考文献 *
閘極介電層
閘極介電層是一種用在場效電晶體的閘道與基底上的介電質。以目前的科技水平，閘極介電層有許多的限制，如： 基底需有極少電子的平面（低密度的電子量子態） 高電容，以增加場效電晶體的互導。 足夠厚，以防止因量子穿遂效應的電穿擊和外洩。 電容和厚度的限制幾乎是相對的。對矽基場效電晶體來說，閘極介電層幾乎總是二氧化矽，因為熱氧化物會有很乾淨的平面。但無論如何，半導體工業對尋找有高介電係數的替代物質有著很高的興趣，這可以使閘極介電層在相同的厚度下能有…
表面状态
表面状态 是固体材料表面的所有的能级。它们的形成来源于固体材料在表面的忽然中止的变化，并且只在最接近表面处的原子层上。材料在表面处的忽然中止导致了能带结构的改变，即是从材料本身向真空的过渡。在表面处变弱的势能使得新的电子状态出现，称为表面状态。 角分辨光電子能譜學（ARPES） 测量表面状态的色散的实验技术是角分辨光電子能譜學（ARPES）或角分辨紫外光电子能谱学（ARUPS）。 参考资料
异质结
异质-{}-结（heterojunction）又称异质接-{}-面，是一种半导体的特殊pn結，由两层以上不同的半导体材料薄膜依次沉积在同一基座上形成，这些材料具有不同的能带隙，它们可以是砷化镓之类的化合物，也可以是硅-锗之类的半导体合金。 半导体异质结构（heterostructure）的二极管特性非常接近理想二极管。另外，通过调节半导体各材料层的厚度和能带隙，可以改变二极管电流与电压的响应参数。半导体异质结构对半导体技术具有重大影响，…