四级物理实验“透明导电薄膜的制备和性能测试”预习内容中国科大物理系薄膜测试实验室，2002年2月许小亮第一部分预备知识：半导体的结构及导电性一．半导体的晶体结构1．晶格、晶向、晶面和它们的标志12一．半导体的晶体结构2．半导体的另几种常见结构（1）闪锌矿结构III族元素Al,Ga,In和V族元素P,As等合成的III-V族化合物半导体，绝大多数具有闪锌矿结构（与金刚石结构相比，有何异同？）。（2）纤锌矿型和氯化钠型结构3二．半导体中的电子状态和能带1．原子的能级和晶体的能带42．半导体中的电子状态和能带（1）波矢空间，布里渊区，能量与波矢的关系波矢--对于晶格常数为a的无限大晶体：k=n/2a(n=0,±1,±2,±3,...)对于边长L=a的有限晶胞：kx=nx/L,ky=ny/L,kz=nz/LE(k)=E(k+n/a)是k的周期性函数,通过求解Schrodinger方程而得到其解。（左图中虚线代表自由电子的E与k的关系：E=h2k2/2m0,m0是电子的静止质量）5（2）绝缘体、半导体和导体的能带之简单比较绝缘体与半导体的导带没有填电子，不同的是在禁带宽度上的差异：绝缘体的禁带宽度为10eV量级；而半导体的禁带宽度为1eV量级。在一定温度T下电子从价带越过禁带激发到导带而成为自由电子的浓度为：ni=(NCNV)1/2exp(-Eg/2k0T)其中NC=2(2mn*k0T)3/2/h3，NV=2(2mp*k0T)3/2/h3.Eg=Eg(0)+βT,β=dEg/dTmn*是电子的有效质量，mp*是空穴的有效质量.不含杂质的半导体称为本征半导体，其对应的ni为本征载流子浓度。Ge,Si和GaAs的本征载流子浓度分别为2.4x1012cm-3,7.8x109cm-3,和2.3x106cm-3.6（2）半导体的能带结构3.半导体中的杂质和缺陷能级(1)替位式与间隙式杂质7(2)施主杂质与施主能级(3)受主杂质与受主能级(4)施主与受主间的补偿作用8(5)缺陷与位错能级9第二部分：透明导电薄膜ZnO的制备和性能测试一、前言二、ZnO薄膜的基本性质1．基本特性2．在Al2O3衬底上生长ZnO晶体薄膜的结构特性三、ZnO薄膜和金属电极的制备1．制备技术概论2．直流溅射法和射频磁控溅射法生长ZnO3．金属电极的制备四、薄膜的测试1．干涉法测量薄膜厚度及平整度2．四极探针法测量薄膜的电阻率一、前言薄膜材料和制备技术的研究在材料，能源，信息，微电子工业等重要高新科技领域中发挥着越来越重要的作用．目前人们已能利用许多新材料制备具有各种不同特性的特殊器件，为了更加有效利用新材料制备具有最佳性能的器件，必须深入了解材料性能与其微结构和相应工艺技术的关系，这对于改进材料质量，提高生产率，降低成本是至关...
