La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

La présentation est en train de télécharger. S'il vous plaît, attendez

1 LES MATERIAUX SEMICONDUCTEURS Yves MONTEIL Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces,UMR 5615 Université Claude Bernard - LYON 1.

Présentations similaires


Présentation au sujet: "1 LES MATERIAUX SEMICONDUCTEURS Yves MONTEIL Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces,UMR 5615 Université Claude Bernard - LYON 1."— Transcription de la présentation:

1 1 LES MATERIAUX SEMICONDUCTEURS Yves MONTEIL Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces,UMR 5615 Université Claude Bernard - LYON 1

2 2 Domaines dutilisation : Micro-électronique électron (masse) Transistor Micro-optoélectronique photon (h = h1/ ) Laser Pourquoi les matériaux semiconducteurs ? Microélectronique Intérêts : petite taille (puce) très faible puissance

3 Matériaux semiconducteurs Quest ce quun semiconducteur ? Propriétés électriques intermédiaires entre métal et isolant n i /cm METAUX ISOLANTS SEMICONDUCTEURS N = Si n i e(-Eg/kT )

4 4 Si Eléments Semiconducteurs II III IV V VI Bi Sb As P N PoPbTlHg TeSn In Cd Se Ge Ga Zn S Al OCB

5 5 à partir dune vingtaine déléments voisins de Si dans la classification périodique -binaires : SiC, GaAs, InP -ternaires : InGaAs -quaternaires : InGaAsP DIFFERENTS SEMICONDUCTEURS Silicium, Germanium, Carbone (diamant) Eléments Composés ou Alliages:

6 6 Elaboration du Si électronique 1 – Métallurgie du Si Sable +Coke Si (l) +Monoxyde de Carbone SiO 2 C T C CO(g) 2 – Purification du Si -Chloration : Si(s) + Cl 2 (g) SiCl 4 (g) (Impuretés : Fe, B FeCl 3, BCl 3 ) Distillation fractionnée -Réduction : SiCl 4(g) + (Zn, Mg) Si (s) + (Zn, Mg) Cl 2 Evaporation sous vide Silicium pureté électronique (impuretés : qq ppm ou qq ppb) -Cristallisation fractionnée ( Si à 98 %)

7 7 Solide dans létat monocristallin STRUCTURE CRISTALLINE Système CFC ( Diamant ou Zinc blende) 8 – sommets 6 – faces 4 – sites tétraédriques occupés (1 sur 2)

8 8 Si monocristallin Silicium pureté électronique (qq ppm ou qq ppb) Méthode de tirage Liquide Germe Monocristal T > C Liquide Germe

9 9 n =3 M 18(4) niveau électrons n=1 K 2 1s 2 n= 2 L 8 2s 2 2p 6 3s 2 3p 2 STRUCTURE ELECTRONIQUE - Si 1 Atome n Atomes MODELE DE BANDES O O O 0

10 Bande de conduction (e-) Bande de valence (trou) Bande Interdite Energie E gap 0 Kelvin : Bande de valence pleine Bande de conduction vide Cristal parfait Modèle des bandes T (°K) : Remplissage de la bande de conduction dépend de la valeur de E gap : Métaux : bande de conduction pleine Isolant : Bande de valence pleine Semiconducteurs : Intermédiaire

11 11 Dopage de Si : type N E gap Si °P Si P°P + + 1e - Substitution datome : Si par P Type N ---P+ P+ P+ P+ P+ P+ Bande de conduction Bande de valence Bande interdite (aux e- de Si) E E

12 12 Dopage Si : type P E gap Si °B Si trou Substitution dun atome :Si par P B * B - + trou B * +e - B - ---B - B - B - B - B - B - B - B - B - B - B - B - B - B - Bande interdite (aux e- de Si) Bande de conduction Bande de valence E E

13 13 Dispositifs électroniques Les matériaux S. C. Dispositif /composant qq m qq 1/10mm Couche active Substrat SUBSTRAT : Croissance monocristalline souvent en phase liquide COUCHE ACTIVE : Epitaxie sur le substrat monocristallin souvent en phase gazeuse

14 14 Lépitaxie, empilement des atomes les uns sur les autres en conservant lordre sous-jacent : couche mince monocristalline sur un substrat monocristallin de même paramètre de maille (différence acceptable qques ) Empilement simultané datomes semiconducteurs et datomes dimpuretés ou dopants Elaboration de la couche active

15 15 Dispositif électronique de base Le transistor (transfer resistor) est le dispositif électronique le plus simple Un composant bipolaire car les électrons et les trous participent simultanément aux phénomènes de conduction. 3 couches semiconductrices 1 – émetteur (couche dopée N) 2 – base (couche dopée P) 3 – collecteur (couche dopée N) Transistor NPN

16 16 DISPOSITIF SiC SUBSTRAT EPITAXIE DISPOSITIF Technologie SiC N+ SiC N- SYSTEME Diode SCHOTTKY


Télécharger ppt "1 LES MATERIAUX SEMICONDUCTEURS Yves MONTEIL Laboratoire des Multimatériaux et Interfaces,UMR 5615 Université Claude Bernard - LYON 1."

Présentations similaires


Annonces Google