一、什么是半导体

按导电能力区分

导电能力 --- 电阻率 Ω $\cdot$ cm

导体的电阻率 : <10^-3 Ω $\cdot$ cm
绝缘体的电阻率 : >10⁹ Ω $\cdot$ cm

半导体的电阻率介于 10^-3 Ω $\cdot$ cm 到 10⁹ Ω $\cdot$ cm
此外，半导体还具有一些重要的性质。

温度升高可以显著的提高半导体的导电能力
例如：对于纯Si，当从30℃降到20℃情况下，其电阻率增大一倍。
可以利用这个性质做温度传感器
影响器件的稳定性，需要补偿措施解决

元素半导体 (第一代)
Ge 锗
Si  硅

化合物半导体 (第二代)
GaAs 砷化镓  III-V 族

第三代化合物半导体
GaN   SiC 等   
微波、大功率、腐蚀环境下应用

微量杂质的含量可以显著的改变半导体的导电能力
例如：若每一百万个Si原子当中掺入一个杂质原子（如掺入磷）（样品纯度高达99.9999%），则在室温下（27℃. T=300K）其电阻率由21,4000 Ω $\cdot$ cm 降至大约 0.2 Ω $\cdot$ cm 以下。
光照可以显著的改变半导体的导电能力
例如：淀积在绝缘基片上的硫化镉（CdS)薄膜，其在无光照下的电阻值（暗电阻）约几十MΩ，光照下电阻值约为几十KΩ

$R= ρ\frac{L}{S}$

另外，磁场、电场也可以显著的改变半导体的导电能力

所以，半导体是一种其自身性质容易受到外界的光、热、磁、电以及微量杂志含量变化而发生变化的材料。

二、本课程所涉及的内容

半导体物理就是研究半导体的性质如何随着外界条件的变化的原因及其规律。

预备知识：

化学键的性质与相应的晶体结构
金刚石结构的各向异性

晶体

单晶体：整块晶体由原子（离子）的一种规则的排列方式所贯穿始终
多晶体：由许多小晶粒杂乱的堆积而成

常见的Si，Ge，GaAs都是晶体

非晶体

非晶态半导体，如 a-Si

晶体具有一定的外形和固定的熔点，更重要的是，组成晶体的原子（离子）在较大的范围内（至少是微米数量级）都是按照一定的方式有规则的排列而成——称为长程有序。
非晶没有固定的外形和固定的熔点，其内部结构也不存在长程有序，但是在较小的范围内（几个原子间距内）存在着结构上的有序排列——称为短程有序。

1P6M 工艺：一层多晶，六层金属布线，总共7层布线。