半導(dǎo)體材料具有一些與我們已知的導(dǎo)體、絕緣體完全不同的電學(xué)、化學(xué)和物理特性，正是由于這些特點(diǎn)，使得半導(dǎo)體器件和電路具有獨(dú)特的功能。在接下來的半導(dǎo)體材料的特性這一期中，我們將對(duì)這些性質(zhì)進(jìn)行深入的探討，并將它們與原子的基礎(chǔ)、固體的電分類以及什么是本征和摻雜半導(dǎo)體等一系列關(guān)鍵性的問題共同做一個(gè)介紹。

半導(dǎo)體器件的制造需要添加各種層，這些層在半導(dǎo)體器件當(dāng)值具有特定的屬性。由于這些材料有特定屬性，所以必須通過精心選擇和控制相應(yīng)的物理和化學(xué)過程，以便與將它們合理的添加到晶圓上去。本期將討論并說明氣體、酸、堿和溶劑等的基本性質(zhì)。一些特種化學(xué)品將在后續(xù)進(jìn)行深入的介紹。

半導(dǎo)體材料與金屬和介電材料不同的一個(gè)非常獨(dú)特的特性是，半導(dǎo)體材料可以通過摻雜添加特定的元素來改變和控制其電性能，使之導(dǎo)電性能可以靈活的在導(dǎo)體和絕緣體之間靈活變換。這些性質(zhì)和結(jié)果也將在本期當(dāng)中著重的加以描述。雖然硅是最常用的半導(dǎo)體材料，但也有其他材料因其特殊性質(zhì)而被使用。本期將確定并討論其中最為常見的幾種。

玻爾原子

對(duì)半導(dǎo)體材料的理解需要對(duì)基本的原子結(jié)構(gòu)有一個(gè)充分的了解。原子是物質(zhì)宇宙的基石。宇宙萬(wàn)物(據(jù)我們目前的科研成果所知)，是由96種穩(wěn)定的材料和12種不穩(wěn)定的材料組成的，這些最基本的材料被被稱為元素。每種元素都有不同的原子結(jié)構(gòu)。不同的結(jié)構(gòu)決定了每一種物質(zhì)不同的物理和化學(xué)性質(zhì)元素。例如，金的獨(dú)特性質(zhì)是由于它的原子結(jié)構(gòu)。如果一個(gè)一塊金子被分成越來越小的塊，最后到達(dá)一塊能將金與其他元素區(qū)分開來的最小的部分。這就是原子的黃金。然而，它需要金原子的集合才能產(chǎn)生獨(dú)特而又非常明顯的性質(zhì)。再把原子分開，就會(huì)得到組成單個(gè)原子的三個(gè)部分粒子。它們被稱為亞原子粒子。它們是質(zhì)子，中子，還有電子。每一種亞原子粒子都有自己的特性。金這種材料，需要一些亞原子粒子以一個(gè)特定的組合才能構(gòu)成金原子。原子的基本結(jié)構(gòu)最常用于理解物理、化學(xué)、電學(xué)差異，這個(gè)模型最初是由著名物理學(xué)家尼爾斯·玻爾提出的。

玻爾原子模型有帶正電的質(zhì)子和中性的中子，它們都位于原子核內(nèi)，還有一起位于原子核內(nèi)的帶負(fù)電荷的電子，它們圍繞原子核在確定的軌道上運(yùn)動(dòng)，類似于行星圍繞太陽(yáng)的運(yùn)動(dòng)。帶正電的質(zhì)子和帶負(fù)電的電子之間有一種吸引力。這種力被在軌道上運(yùn)動(dòng)的電子向外的離心力抵消了。最終的結(jié)果是一個(gè)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的原子結(jié)構(gòu)。每個(gè)軌道都有電子的最大位置數(shù)。但是并，不是所有的位置都被填滿了，在結(jié)構(gòu)中有些沒填滿的位置就留下了一個(gè)洞。當(dāng)一個(gè)特定的電子軌道被填滿后，額外的電子必須進(jìn)入下一個(gè)外層軌道。

關(guān)于原子結(jié)構(gòu)如何導(dǎo)致了半導(dǎo)體材料的奇異屬性，我們下節(jié)繼續(xù)!

審核編輯：湯梓紅