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第一章 半导体材料概述 1

1-1 半导体材料发展简史 1

1-2 半导体材料分类 2

1-3 半导体材料的基本特性及其应用 3

一、半导体材料的基本特性 3

二、半导体材料的应用 4

第二章 晶体生长理论基础 8

2-1 结晶相变热力学基础 8

一、结晶相变热力学概述 8

二、结晶系统平衡条件 9

三、结晶相变热力学基础 10

2-2 结晶学原理 17

一、均匀成核 17

二、非均匀形核及形核能 24

三、二维形核（二维临界晶核） 27

2-3 晶体界面结构模型 28

一、完整突变光滑面生长模型 29

二、非完整突变光滑面生长模型 31

附录2-Ⅰ理想气体的化学势 32

附录2-Ⅱ稀溶液中各组元的化学势 33

参考文献 34

习题 34

第三章 单晶生长方法的理论分析 35

3-1 晶体生长方法概述 35

3-2 从熔体中生长晶体 36

一、熔体生长过程之特点 36

二、熔体生长方法 37

3-3 熔体生长单晶锭的基本原理 40

一、基本概念 40

二、分凝现象和分凝系数 42

三、晶体中溶质的分布 48

四、熔体生长系统的温度分布和热传输 54

五、生长界面的稳定性 66

参考文献 73

习题 74

第四章 锗硅单晶材料的制备 75

4-1 多晶硅的制备 75

一、工业硅的制备 75

二、四氯化硅（SiCl4）的制备 76

三、三氯氢硅（SiHCl3）的制备 76

四、精馏提纯 76

五、四氯化硅或三氯氢硅的氢还原法制取多晶硅 78

六、硅烷热分解法制取多晶硅 78

七、氢还原法制备多晶硅的工艺系统 78

八、沉积多晶硅的载体 79

九、多晶硅的结构模型和性质简介 79

4-2 单晶硅的制备 80

一、掺杂 81

二、单晶体中杂质浓度的均匀性（电阻率的均匀性）及其控制 87

四、坩埚 93

三、籽晶 93

五、有坩埚直拉法拉制单晶硅工艺简介 94

六、有坩埚直拉法单晶炉的装置简介 96

七、区熔法制备锗、硅单晶 98

参考文献 104

习题 104

5-1 硅晶体中的位错 105

一、硅晶体中位错的产生 105

第五章 硅单晶中的缺陷及其控制 105

二、硅晶体中常见的几种位错形式 106

三、位错对半导体材料主要性能之影响 108

四、位错对半导体器件性能和成品率的影响 109

五、位错及重金属杂质沾污的控制 111

5-2 硅单晶中微缺陷的形成与控制 115

一、微缺陷形成模型及其本质 115

二、微缺陷对器件性能及成品率的影响 117

三、微缺陷的控制及消除措施 118

5-3 硅单晶中的氧和碳 119

一、硅中的氧 120

二、硅中的碳 121

5-4 生长层条纹（杂质条纹）及其控制 121

一、生长条纹概况 122

二、生长条纹的形成及其形态 123

5-5 磁场中直拉硅单晶工艺技术简介 125

附录5-Ⅰ 瑞利数Ra 127

附录5-Ⅱ 硅单晶中几种常见的缺陷显微图相 128

参考文献 131

习题 132

第六章 化合物半导体材料 133

6-1 Ⅱ-Ⅴ族化合物半导体的特性 133

一、Ⅱ-Ⅴ族化合物半导体的一般性质 133

二、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的晶体结构 135

三、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体晶体的化学键和极性 136

四、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体晶体的极性对其物理化学性质的影响 137

一、GaAs的能带结构及其主要特点 143

6-2 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体晶体的能带结构简介 143

二、InSb 的能带结构及其主要特点 145

三、GaP的能带结构及其主要特点 146

四、其它Ⅲ-Ⅴ族化合物的能带结构 146

6-3 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料的相图简介 148

一、二元系相图的一般介绍 148

二、二组元间能形成化合物的相图 149

三、Ⅲ-Ⅴ族化合物相图简介 151

6-4 Ⅲ-Ⅴ族化合物的蒸气压与化学比 154

一、蒸气压问题 154

二、化学比问题 159

6-5 砷化镓单晶材料的制备 160

一、温度高于GaAs熔点的合成法 161

二、温度低于GaAs熔点的生长 165

6-6 砷化镓晶体的掺杂 170

一、GaAs单晶中的杂质与控制 170

二、GaAs外延层的掺杂与分布 176

6-7 Ⅲ-Ⅴ族化合物固溶体的制备 179

一、镓砷磷（GaAs1-xPx）气相外延生长 180

二、镓铝砷（Ga1-xAlxAs）的液相外延生长 181

6-8 Ⅰ-Ⅵ族化合物半导体材料 182

一、Ⅰ-Ⅵ族化合物半导体的一般性质 182

二、Ⅰ-Ⅵ族化合物半导体的合成与晶体生长过程中的相平衡 184

三、Ⅲ-Ⅵ族化合物的合成和晶体制备 191

6-9 碲镉汞晶体材料的生长技术简介 194

6-10 化合物半导体晶体中的缺陷 199

一、点缺陷（又称热缺陷） 199

二、点缺陷的产生及其对化合物半导体性能的影响 201

附录6-Ⅰ元素的负电性 206

参考文献 208

习题 209

二、晶向测定 210

一、外观检验 210

第七章 半导体材料的检测 210

7-1 单晶体均检验 210

7-2 位错及重金属杂质的检验方法 212

一、位错的检验方法 213

二、重金属杂质检验方法 216

7-3 红外线吸收法测定硅中的氧、碳含量 217

7-4 导电类型的判别 218

一、温差电动势法（冷热探针法） 218

7-5 电阻率测量 219

二、单探针点接触整流法（点接触伏安特性法） 219

一、二探针法 220

二、四探针法 220

7-6 少数载流子寿命测量 221

一、光注入测扩散长度法 221

二、光电导衰减法 222

三、高频光电导衰减法 223

四、双脉冲法 225

习题 226