本书系统地介绍了半导体硅材料的基本性质、与半导体晶体材料相关的晶体几何学、能带理论、微电子学方面的基础理论知识,系统地介绍了作为光伏技术应用的硅材料的制备基础理论知识,为系统学习多晶硅生产技术和单晶硅及硅片加工技术奠定理论基础,是硅材料技术专业的核心教材。
本书可作为高职高专硅材料技术及光伏专业的教材,同时也可作为中专、技校和从事单晶硅生产的企业员工的培训教材,还可供相关专业工程技术人员学习参考。

第1章 概论
1.1 硅材料工业的发展
硅在自然界中通常以化合物形态存在,直到20世纪,人们才发现硅具有半导体性质。
1917年切克劳斯基(Czochraski)发明了拉晶方法,于1950年被蒂尔(Teal)和里特尔(Little)两人应用于拉制锗单晶及硅单晶,这就是目前应用广泛的直拉法,即Cz法。1952年普凡(Pfann)发明了区熔法(Float—Zone Technique),即Fz法。
1947年12月巴第恩(Bardeen)等人发明了晶体管(Transistor),正式拉开了半导体时代的序幕。1954年,蒂尔成功地研制出了世界**只硅单晶晶体管,1958年,基尔比(Killby)发明了集成电路(IC),揭开了半导体时代新的一页,奠定了信息时代的基础。此后,半导体工业得到了迅速发展,电路的集成度越来越高,集成电路从小规模,发展到中规模、大规模,进而发展到超大规模。目前,已能在一个芯片上集成1O5~109个晶体管,其特征工艺线宽已达到几十纳米级。
硅材料是信息产业的重要基础材料,全世界半导体器件中有95%是用硅材料制成的,其中85%的集成电路是由硅材料制成的。随着集成电路的迅速发展,硅材料的研制也得到了迅速发展,其纯度越来越高,对金属杂质而言,已达到10~11个“9”;结构越来越**,从有位错单晶发展到无位错单晶,进而对减少晶体中的微缺陷也进行了广泛而深入的研究,并成功地得到了控制。硅单晶的直径也越来越大,目前直径为300mm的用于制作集成电路的硅单晶也已商品化,直径为450mm的硅单晶正处于研制阶段。硅片加工技术也相应得到了发展,加工精度也越来越高。
在国内,1957年北京××研究总院开始从事半导体硅材料的研究工作。1958年10月在北京××研究总院成立了中国**个硅材料研究室,系统地开展了多晶硅、单晶硅的研制及硅材料性能的研究工作,并研制出了中国**支直拉硅单晶。
……

第1章 概论
1.1 硅材料工业的发展
1.2 半导体市场及发展
1.3 中国扩建新建多晶硅厂应注意的问题
本章小结
习题
第2章 半导体材料基本性质
2.1 半导体材料的分类及性质
2.2 硅的物理化学性质
2.3 硅材料的纯度及多晶硅标准
本章小结
习题
第3章 晶体几何学基础
3.1 晶体结构
3.2 晶向指数
3.3 晶面指数
3.4 立方晶体
3.5 金刚石和硅晶体结构
3.6 倒格子
本章小结
习题
第4章 晶体缺陷
4.1 点缺陷
4.2 线缺陷
4.3 面缺陷
4.4 体缺陷
本章小结
习题
第5章 能带理论基础
5.1 能带理论的引入
5.2 半导体中的载流子
5.3 杂质能级
5.4 缺陷能级
5.5 直接能隙与间接能隙
5.6 热平衡下的载流子
本章小结
习题
第6章 p-n结
6.1 p-n结的形成
6.2 p-n结的制备
6.3 p-n结的能带结构
6.4 p-n结的特性
本章小结
习题
第7章 金属-半导体接触和MIS结构
7.1 金属-半导体接触
7.2 欧姆接触
7.3 金属-绝缘层-半导体结构(MIS)
本章小结
习题
第8章 多晶硅材料的制取
8.1 冶金级硅材料的制取
8.2 高纯多晶硅的制取
8.3 太阳能级多晶硅的制取
本章小结
习题
第9章 单晶硅的制备
9.1 结晶学基础
9.2 晶核的形成
9.3 区熔法
9.4 直拉法
9.5 杂质分凝和氧污染
9.6 直拉硅中的碳
9.7 直拉硅中的金属杂质
9.8 磁拉法(MCz)
9.9 CCz法(连续加料法)
本章小结
习题
第10章 其他形态的硅材料
10.1 铸造多晶硅
10.2 带状硅材料
10.3 非晶硅薄膜
10.4 多晶硅薄膜
本章小结
习题
第11章 化合物半导体材料
11.1 化合物半导体材料特性
11.2 砷化镓(GaAs)
本章小结
习题
第12章 硅材料的加工
12.1 切去头尾
12.2 外径滚磨
12.3 磨定位面(槽)
12.4 切片
12.5 倒角(或称圆边)
12.6 研磨
12.7 腐蚀
12.8 抛光
12.9 清洗
本章小结
习题
附录
附录1 常用物理量
附录2 一些杂质元素在硅中的平衡分凝系数、溶解度
参考文献