1、幾種重要的微電子器件,主要內(nèi)容,薄膜晶體管TFT 光電器件 電荷耦合器件,薄膜晶體管,薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)通常是指利用半導(dǎo)體薄膜材料制成的絕緣柵場效應(yīng)晶體管 非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFT) 多晶硅薄膜晶體管(poly-Si TFT) 碳化硅薄膜晶體管(SiC TFT),TFT的結(jié)構(gòu) 立體結(jié)構(gòu)型 平面結(jié)構(gòu)型,TFT的應(yīng)用領(lǐng)域 大面積平板顯示有源矩陣液晶顯示(Active Matrix Liquid Crystal Display, 縮寫為AMLCD) 電可擦除只讀存儲器(ROM) 靜態(tài)隨機(jī)存儲器(SRAM) 線陣或面陣型圖像傳感器驅(qū)動(dòng)電路,液晶顯示

2、器 驅(qū)動(dòng)電壓和功耗低、體積小、重量輕、無X射線輻射等一系列優(yōu)點(diǎn) 為了降低串?dāng)_，提高掃描線數(shù)，在每個(gè)像素上配置一個(gè)開關(guān)器件，形成有源矩陣液晶顯示，消除了像素間的交叉串?dāng)_,TFT有源矩陣的結(jié)構(gòu),光電子器件,光電子器件：光子擔(dān)任主要角色的電子器件 發(fā)光器件：將電能轉(zhuǎn)換為光能 發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，縮寫為LED) 半導(dǎo)體激光器 太陽能電池：將光能轉(zhuǎn)換為電能 光電探測器：利用電子學(xué)方法檢測光信號的,輻射躍遷和光吸收： 在固體中，光子和電子之間的相互作用有三種基本過程：吸收、自發(fā)發(fā)射和受激發(fā)射,兩個(gè)能級之間的三種基本躍遷過程 (a) 吸收 (b) 自發(fā)發(fā)射 (c) 受激發(fā)射

3、,發(fā)光器件 發(fā)光二極管：靠注入載流子自發(fā)復(fù)合而引起的自發(fā)輻射；非相干光 半導(dǎo)體激光器則是在外界誘發(fā)的作用下促使注入載流子復(fù)合而引起的受激輻射；相干光，具有單色性好、方向性強(qiáng)、亮度高等特點(diǎn),半導(dǎo)體電致發(fā)光有著悠久的歷史 1907年觀察到電流通過硅檢波器時(shí)發(fā)黃光現(xiàn)象 1923年在碳化硅檢波器中觀察到類似的現(xiàn)象 1955年觀察到III-V族化合物中的輻射 1961年觀察到磷化鎵pn結(jié)的發(fā)光 60年代初期GaAs晶體制備技術(shù)的顯著發(fā)展 1962年制成GaAs發(fā)光二極管和GaAs半導(dǎo)體激光器 異質(zhì)結(jié)的發(fā)展對結(jié)型發(fā)光器件性能的提高也起了很大的推進(jìn)作用,半導(dǎo)體發(fā)射激光，即要實(shí)現(xiàn)受激發(fā)射，必須滿足下面三個(gè)條件

4、： 通過施加偏壓等方法將電子從能量較低的價(jià)帶激發(fā)到能量較高的導(dǎo)帶，產(chǎn)生足夠多的電子空穴對，導(dǎo)致粒子數(shù)分布發(fā)生反轉(zhuǎn) 形成光諧振腔，使受激輻射光子增生，產(chǎn)生受激振蕩，導(dǎo)致產(chǎn)生的激光沿諧振腔方向發(fā)射 滿足一定的閾值條件，使電子增益大于電子損耗，即激光器的電流密度必須大于產(chǎn)生受激發(fā)射的電流密度閾值,光電探測器,光電探測器：對各種光輻射進(jìn)行接收和探測的器件 熱探測器 光子探測器,熱探測器：利用探測元吸收入射光(通常是紅外光)產(chǎn)生熱量，引起溫度上升，然后再借助各種物理效應(yīng)把溫度的變化轉(zhuǎn)變成電學(xué)參量 熱探測器進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換的過程： 探測器吸收光輻射引起溫度上升 利用探測器的某些溫度效應(yīng)把溫升轉(zhuǎn)換成電學(xué)參量,光

5、子探測器：利用入射光子與半導(dǎo)體中處于束縛態(tài)的電子(或空穴)相互作用，將它們激發(fā)為自由態(tài)，引起半導(dǎo)體的電阻降低或者產(chǎn)生電動(dòng)勢 光子探測器的三個(gè)基本過程： 光子入射到半導(dǎo)體中并產(chǎn)生載流子 載流子在半導(dǎo)體中輸運(yùn)并被某種電流增益機(jī)構(gòu)倍增 產(chǎn)生的電流與外電路相互作用，形成輸出信號，從而完成對光子的探測,光敏電阻：光敏電阻通常由一塊狀或薄膜狀半導(dǎo)體及其兩邊的歐姆接觸構(gòu)成,光電二極管：光電二極管實(shí)際上就是一個(gè)工作在反向偏置條件下的pn結(jié)，p-i-n光電二極管是最常用的光電探測器件,雪崩光電二極管：雪崩光電二極管是借助強(qiáng)電場作用產(chǎn)生載流子倍增效應(yīng)(即雪崩倍增效應(yīng))的一種高速光電器件,太陽能電池,吸收光輻射而產(chǎn)

6、生電動(dòng)勢，它是半導(dǎo)體太陽能電池實(shí)現(xiàn)光電轉(zhuǎn)換的理論基礎(chǔ) 產(chǎn)生光生伏特效應(yīng)的兩個(gè)基本條件： 半導(dǎo)體材料對一定波長的入射光有足夠大的光吸收系數(shù)，即要求入射光子的能量h大于或等于半導(dǎo)體的禁帶寬度Eg 具有光生伏特結(jié)構(gòu)，即有一個(gè)內(nèi)建電場所對應(yīng)的勢壘區(qū),影響太陽能電池轉(zhuǎn)換效率的主要因素有：表面太陽光的反射、pn結(jié)漏電流和寄生串聯(lián)電阻等,CCD器件,電荷耦合器件(Charge Coupled Device，簡稱CCD)：70年代初由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功的一種新型半導(dǎo)體器件 CCD器件不同于其他器件的突出特點(diǎn)：以電荷作為信號，即信息用電荷量(稱為電荷包)代表，而其他器件則都是以電壓或電流作為信號的,CCD器件的應(yīng)用 廣泛用于影像傳感、數(shù)字存儲和