00:00 / 03:52
连播
清屏
智能
倍速
点赞15
00:00 / 28:19
连播
清屏
智能
倍速
点赞0
半导体物理 半导体物理,作为现代电子科技的基础学科之一。半导体,顾名思义,其导电性能介于导体和绝缘体之间。从材料科学的角度来看,半导体主要由硅(Si)、锗(Ge)等元素组成,其原子结构使得价电子容易受到外界影响而跃迁,从而改变材料的导电性。在绝对零度下,半导体中的价电子被紧紧束缚在原子核周围,形成所谓的价带。随着温度的升高,部分价电子获得足够的能量跃迁到更高的能级,形成导带,留下带正电的空穴。这种价带与导带之间的能量间隙被称为禁带宽度,是半导体材料的一个重要参数。 半导体的关键特性。掺杂效应,掺杂是改变半导体导电性的关键手段。通过在纯净半导体中引入少量杂质原子(称为掺杂剂),可以形成N型(负型)或P型(正型)半导体。N型半导体中,掺杂剂原子提供额外的自由电子,增加了材料的导电性;而P型半导体中,掺杂剂原子接受价电子,形成空穴,同样提高了导电性。这种掺杂过程为后续的PN结形成和晶体管的工作原理奠定了基础。PN结,当N型半导体与P型半导体紧密接触时,由于浓度梯度的作用,N区的自由电子会向P区扩散,同时P区的空穴也会向N区扩散。这一过程导致在接触界面附近形成一层很薄的电荷区,即耗尽层,也称为空间电荷区。耗尽层中的电场阻止了进一步的电子和空穴扩散,从而在PN结两侧形成了电势差,即接触电势。PN结是二极管、晶体管等半导体器件的核心结构,其单向导电性是实现电子器件功能的基础。 半导体物理的重要应用。集成电路,集成电路(IC)是现代电子设备的核心组件,它将大量的晶体管、电阻、电容等元件集成在一块微小的硅片上,实现了电路的高度集成化和微型化。太阳能电池,太阳能电池利用半导体材料的光电效应将光能转换为电能,是实现可持续能源利用的重要手段之一。在太阳能电池中,光子激发半导体材料中的电子,使其跃迁到导带,形成电流。发光二极管(LED),LED是一种基于半导体材料的固态光源,具有高效、节能、环保、寿命长等优点。LED的工作原理基于电子与空穴在半导体材料中的复合,释放出光能。通过调整半导体材料的成分和结构,可以控制LED发出的光的颜色、亮度和效率。 随着科技的进步,人们开始探索新型半导体材料,如二维材料(如石墨烯、过渡金属硫化物)、拓扑绝缘体、量子点等,这些材料具有独特的电学、光学和磁学性质,为半导体器件的性能提升和新型电子器件的开发提供了可能。
00:00 / 01:08
连播
清屏
智能
倍速
点赞5
00:00 / 04:10
连播
清屏
智能
倍速
点赞NaN
Carl-ZC1周前
#半导体 半导体CMP(Chemical Mechanical Planarization/Polishing,化学机械平坦化/抛光)是晶圆制造中实现全局原子级平坦化的核心工艺,靠化学腐蚀与机械研磨协同作用,为光刻、沉积等高精度制程打基础,先进工艺单芯片需10-15次CMP。 核心原理 • 化学作用:抛光液中氧化剂、络合剂等与晶圆表面材料反应,生成易去除的软化层。 • 机械作用:抛光垫带动纳米磨粒(SiO₂、Al₂O₃、CeO₂等),物理去除软化层与凸起部分。 • 关键:两者协同,靠添加剂(如缓蚀剂)实现选择性抛光与自停止,避免损伤底层结构。 核心组件 • 抛光液(Slurry):含磨粒、氧化剂、络合剂、pH调节剂等,按抛光材料定制配方,是成本核心(占CMP材料成本50%+)。 • 抛光垫:聚氨酯材质,多孔结构储液,靠硬度与孔隙率控均匀性,需定期金刚石修整防“釉化”。 • 抛光设备:含旋转平台、抛光头、供液系统、终点检测(EPD),实时控压力、转速与抛光终点。 • 修整器:金刚石材质,保持抛光垫表面状态,保障抛光一致性。 典型应用场景 • ILD CMP(层间介质抛光):金属层前氧化物平坦化,多层互连必备。 • 铜互连CMP:大马士革工艺核心,精准去除过量铜并保护阻挡层(Ta/TaN),7nm及以下先进制程关键。 • 钨塞CMP:用于接触孔/过孔,平坦化钨金属塞,保障互连可靠性。 • 硅衬底/外延层CMP:提供原子级平整表面,提升后续薄膜沉积与光刻精度。 关键挑战与趋势 • 挑战:先进制程(3nm/2nm)对平坦度、选择比、缺陷控制要求更严;低k介质易损,需平衡机械应力与抛光效率。 • 趋势:抛光液向低缺陷、高选择比、环保方向发展;设备集成实时监控与AI控制,提升良率与一致性。 主流厂商 • 设备:应用材料(AMAT)、泛林半导体(Lam Research)。 • 抛光液:Cabot Microelectronics、Hitachi Chemical、Fujifilm、安集科技(国产)。 • 抛光垫:陶氏(Dow)、罗杰斯(Rogers)、鼎龙股份(国产)
00:00 / 05:30
连播
清屏
智能
倍速
点赞4
张琪5月前
《半导体材料与器件的量子物理学》 《半导体材料与器件的量子物理学》 Quantum Physics of Semiconductor Materials and Devices 作者: 迪布迪普·杰纳(Debdeep Jena)电气与计算机工程及材料科学与工程教授(Professor of Electrical and Computer Engineering and Materials Science and Engineering),康奈尔大学(Cornell University) 出版社:牛津大学出版社(Oxford University Press) 出版时间:2022-08-26 版本:第一版 ISBN-10: 0198856849 ISBN-13: 9780198856849 语言:英语 品相:全新 国别:美国 重量:2.04千克 装帧:精装 页数:896页 尺寸:25.07 x 4.57 x 19.3 cm https://item.jd.com/10141760154692.html 分类:固体物理学,电磁学,量子理论 《半导体材料与器件的量子物理学》围绕半导体物理展开,正如 “量子现象并非发生在希尔伯特空间,而是发生在实验室中” 所言,半导体物理是学习多门物理及材料科学概念的绝佳实验室,其成果能以实用半导体器件呈现。 迪布迪普・杰纳教授结合自身在相关领域的建树,让书中主题对不同水平学生都通俗易懂。书中解析半导体中电子传输等物理过程,强调这些需量子力学处理,避免误解。传统课程要求多门先修知识,而本书填补空白,为学生提供相关背景知识与深入理解。 作者现任康奈尔大学教授,研究涉及多领域量子物理及应用,成果丰硕,保障了书籍的专业性与权威性,适合相关专业学生学习。 #半导体物理 #量子力学 #电子工程 #中国图书进出口西安有限公司 #牛津大学出版社
00:00 / 02:27
连播
清屏
智能
倍速
点赞8
00:00 / 33:44
连播
清屏
智能
倍速
点赞4
00:00 / 01:31
连播
清屏
智能
倍速
点赞465
00:00 / 19:09
连播
清屏
智能
倍速
点赞0
材料物理 材料物理作为物理学与材料科学交叉形成的学科,正以前所未有的速度推动着现代科技的发展。这门学科以凝聚态物理为基础,通过研究材料的微观结构、物理性质及其相互关系,为新材料的设计和应用提供理论支撑。从半导体芯片到高温超导材料,从纳米器件到生物医用材料,材料物理的突破性成果正在深刻改变人类的生产和生活方式。 材料物理的研究极为广泛,主要包括以下几个方向:首先是材料的电子结构与性能研究,这是理解材料物理性质的基础。通过第一性原理计算和量子力学方法,科学家们能够预测材料的导电性、磁性等特性。其次是相变与临界现象研究,这一方向关注材料在不同温度、压力等条件下的状态转变过程。高温超导材料的发现就是这一研究的典型成果,其临界温度的提高一直是材料物理学家追求的目标。 在实验技术方面,材料物理依赖于多种先进的表征手段。X射线衍射技术可以精确测定晶体结构,扫描隧道显微镜能够在原子尺度观察材料表面形貌,而各种光谱技术则用于分析材料的成分和电子状态。这些技术的进步为材料研究提供了强有力的工具。 纳米材料是材料物理研究的热点之一。当材料的尺寸减小到纳米尺度时,会出现量子限域效应、表面效应等独特的物理现象。这些效应不仅具有重要的科学意义,也为开发新型功能材料提供了可能。石墨烯的发现就是纳米材料研究的里程碑事件,这种由单层碳原子构成的二维材料具有优异的导电性、导热性和机械强度,在电子器件、能源存储等领域展现出广阔的应用前景。 功能材料是材料物理研究的另一个方向。这类材料具有特定的物理性能,如铁电性、压电性、巨磁阻效应等,可用于制造各种功能器件。以信息存储材料为例,从早期的磁带、磁盘到现在的固态硬盘,存储密度的不断提高得益于材料物理研究的突破。相变存储器、阻变存储器等新型存储器件的发展,更是直接基于对材料相变过程和电阻转变机制的深入理解。 在能源材料领域,材料物理研究为解决全球能源问题提供了重要途径。锂离子电池材料的研究大幅提高了电池的能量密度和循环寿命;太阳能电池材料的优化不断提升光电转换效率;热电材料能够直接将热能转化为电能,为废热利用开辟了新途径。这些进展都离不开对材料微观结构和物理性质的深入研究。 展望未来,材料物理将在以下几个方向突破:量子材料的探索可能带来颠覆性技术革命;拓扑材料的研究有望实现低能耗电子器件;柔性电子材料的发展将推动可穿戴设备的普及;智能响应材料将为机器人技术提供新的可能性
00:00 / 02:42
连播
清屏
智能
倍速
点赞5