บทที่ 1 โครงสร้างผลึกของแข็ง

315 445 Physics and Technology of Semiconductor Devices อาจารย์� ดร. ธีระพงษ์� พวงมะลิ�

Physics and TechnologyPhysics and Technology

of Semiconductor Devicesof Semiconductor Devices โครงสร�างผลิ�กของแข�ง (The Crystal Structure of Solids)

บทท�� 1

สารก��งตั�วนำ า

ชนำ�ดของของแข�ง

เนำ#$อแลิทท�ซ

พ�นำธีะอะตัอม

ความไม(สมบู*รณ์�ของผลิ�ก

การปลิ*กผลิ�กสารก��งตั�วนำ า

ทบูทวนำเนำ#$อหา

บทท�� 1 โครงสรางผลึ�กของแข�ง

1.1 สารก��งตั�วนำ า

1.2 ชนำ�ดของของแข�ง

1.3 เนำ#$อแลิทท�ซ

1.4 พ�นำธีะอะตัอม

1.5 ความไม(สมบู*รณ์�ของผลิ�ก

1.6 การปลิ*กผลิ�กสารก��งตั�วนำ า

1.7 ทบูทวนำเนำ#$อหา




บทท�� 1








สารก��งตั�วนำ�า (Semiconductor) ค#อ ว�สด.ท�มค.ณ์สมบู�ตั�ในำการนำ าไฟฟ1าอย์*( ระหว(างตั�วนำ า แลิะฉนำวนำ เป3นำว�สด.ท�ใช�ท าอ.ปกรณ์�อ�เลิ�คทรอนำ�กส�โดย์ท��วไป

ตั�วอย่�าง (i) ตั�วนำ าไฟฟ1า เช(นำ ทองแดง เหลิ�ก ส�งกะส (ii) ฉนำวนำไฟฟ1า เช(นำ แก�ว ย์าง พลิาสตั�ก (iii) สารก��งตั�วนำ า เช(นำ Silicon, Germanium

ค�ณสมบ�ตั�ท��นำ�าสนำใจของสารก��งตั�วนำ�า (i) ความเป็#นำตั�วนำ าไฟฟ1าข�$นำอย์*(ก�บูอ.ณ์หภู*ม� ก ลิ(าวค#อ ท�อ.ณ์หภู*ม�ศู*นำย์�

เคลิว�นำ สารก��งตั�วนำ าจะไม(ย์อมให�ไฟฟ1าไหลิผ(านำเลิย์ เพราะเนำ#$อว�สด.เป3นำ ผลิ�ก โควาเลินำตั� ซ�่ (งอ�เลิ�กตัรอนำท�$ง หลิาย์จะถู*กตัร�งอย์*(ในำพ�นำธีะโควาเลินำตั�หมด

แตั(ในำอ.ณ์หภู*ม�ธีรรมดา อ�เลิ�กตัรอนำ บูางส(วนำมพลิ�งงานำ เนำ#�องจากความร�อนำมาก พอท�จะหลิ.ดไปจากพ�นำธีะ ท าให�เก�ดท�ว(างข�$นำอ�เลิ�กตัรอนำท�หลิ.ดออกมาเป3นำสาเหตั.

ให�สารก��งตั�วนำ า นำ าไฟฟ1าได�

http://th.wikipedia.org/w/index.php?title=%E0%B8%95%E0%B8%B1%E0%B8%A7%E0%B8%99%E0%B8%B3%E0%B9%84%E0%B8%9F%E0%B8%9F%E0%B9%89%E0%B8%B2&action=edit&redlink=1

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%AD%E0%B8%B8%E0%B8%93%E0%B8%AB%E0%B8%A0%E0%B8%B9%E0%B8%A1%E0%B8%B4

http://th.wikipedia.org/w/index.php?title=%E0%B8%9C%E0%B8%A5%E0%B8%B6%E0%B8%81%E0%B9%82%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B9%80%E0%B8%A5%E0%B8%99%E0%B8%95%E0%B9%8C&action=edit&redlink=1

http://th.wikipedia.org/w/index.php?title=%E0%B8%9C%E0%B8%A5%E0%B8%B6%E0%B8%81%E0%B9%82%E0%B8%84%E0%B8%A7%E0%B8%B2%E0%B9%80%E0%B8%A5%E0%B8%99%E0%B8%95%E0%B9%8C&action=edit&redlink=1

http://th.wikipedia.org/wiki/%E0%B8%AD%E0%B8%B4%E0%B9%80%E0%B8%A5%E0%B9%87%E0%B8%81%E0%B8%95%E0%B8%A3%E0%B8%AD%E0%B8%99




บทท�� 1








การนำ�าไฟฟ&าของฉนำวนำ ตั�วนำ�า แลึะสารก��งตั�วนำ�า

ร)ป็ท�� 1 แถูบูพลิ�งงานำของ (a) ฉนำวนำ (b) ตั�วนำ า แลิะ (c) สารก��งตั�วนำ า

(a) (b) (c)




บทท�� 1








ป็ระเภทของสารก��งตั�วนำ�า (i) ธีาตั.เด�ย์ว (Elemental semiconductors)

✓ โดย์ส(วนำมากเป3นำธีาตั.หม*( IV ท�อย์*(ในำตัารางธีาตั.✓ ตั�วอย์(างเช(นำ Silicon, Germanium

(ii) สารก��งตั�วนำ าแบูบูสารประกอบู (Compound semiconductors)

เป3นำการนำ าเอาธีาตั.หม*( III แลิะหม*( V มาผสมก�นำ ตั�วอย์(างเช(นำ Indium arsenide (InAs), Gallium phosphide

(GaP)

สารก��งตั�วนำ�าท��เก�ดจากสารป็ระกอบของธาตั� 3 ชนำ�ด เราสามารถูสร�างสารก��งตั�วนำ า ประเภูทสารประกอบูได�จากธีาตั. 3 ชนำ�ด

ซ��งเรย์กว(า เทอร�นำาร� (Ternary)

✓ ตั�วอย์(างเช(นำ AlxGa1-xAs ซ��ง x แสดงเป3นำค(าตั�วเลิขเศูษ์ส(วนำขององค�ประกอบูเลิขอะตัอมม�คท�ตั �ากว(า




บทท�� 1








ตัารางธีาตั. (Periodic Table)

Elemental semiconductors

• Si Silicon

Ge Germanium

Compound semiconductors (III+V)

• InAs Indium arsenide

GaP Gallium phosphide




บทท�� 1








ชนำ�ดของของแข�ง (i) อะมอร�ฟ8ส (Amorphous)

✓ เป3นำสารท�มส(วนำของความเป3นำระเบูย์บูของการจ�ดเรย์งตั�วของ โมเลิก.ลิอย์*(นำ�อย์มาก

✓ ตั�วอย์(างเช(นำ Glass

ร)ป็ท�� 2 แสดงการจ�ดเรย์งตั�วของอะมอร�ฟ8ส(a) ลิ�กษ์ณ์ะการจ�ดเรย์งตั�วของผลิ�กของอะมอร�ฟ8ส (b) ตั�วอย์(างของอะมอร�ฟ8ส

(a) (b)




บทท�� 1








ชนำ�ดของของแข�ง (ii) ผลิ�กหลิาย์ร*ป (Polycrystalline)

✓ เป3นำสารท�มส(วนำของความเป3นำระเบูย์บูของการจ�ดเรย์งตั�วของอะตัอม หร#อโมเลิก.ลิแตั(ลิะร*ปส*งกว(าอะมอร�ฟ8ส

✓ บูร�เวณ์ของผลิ�กท�มการจ�ดเรย์งตั�วอย์(างเป3นำระเบูย์บูเรย์กว(า เกรนำ (grain)

ร)ป็ท�� 3 แสดงการจ�ดเรย์งตั�วของผลิ�กหลิาย์ร*ป (Polycrystalline)

grain




บทท�� 1









(iii) ผลิ�กร*ปเด�ย์ว (Single crystal)

✓ เป3นำสารท�มความเป3นำระเบูย์บูของอะตัอม หร#อโมเลิก.ลิส*งมาก ตัลิอดท�$งเนำ#$อสาร

✓ ข�อดของผลิ�กร*ปเด�ย์ว ค#อจะมค.ณ์สมบู�ตั�ทางไฟฟ1าเหนำ#อกว(าสาร ชนำ�ดอ#�นำ เพราะขอบูเขตัของเกรนำจะท าลิาย์ค.ณ์สมบู�ตั�ทางไฟฟ1า ให�ลิดลิง

ร)ป็ท�� 4 แสดงการจ�ดเรย์งตั�วของผลิ�กร*ปเด�ย์ว(a) ลิ�กษ์ณ์ะการจ�ดเรย์งตั�วของผลิ�กของผลิ�กร*ปเด�ย์ว (b) zinc blende

(a) (b)




บทท�� 1








แลึทท�ซ (Lattice)

✓ ค#อการจ�ดเรย์งตั�วของอะตัอมในำผลิ�กท�มลิ�กษ์ณ์ะเป3นำช(วงท�เป3นำระย์ะ เท(า ๆ ก�นำ ซ��งบูางทอาจเรย์กว(าโครงร(างผลิ�ก

✓ แลิทท�ซสามารถูจ�ดจ าแนำกได�ตัามลิ�กษ์ณ์ะของสมมาตัรของการจ�ด เรย์ง โดย์แบู(งเป3นำ 7 lattice systems แลิะ 14 Bravais lattices

ร)ป็ท�� 5 ลิ�กษ์ณ์ะการจ�ดเรย์งตั�วของ Lattice ท�สมบู*รณ์�




บทท�� 1








เซลึพื้01นำฐานำ แลึะย่)นำ�ตัเซลึ

✓ เราแทนำตั าแหนำ(ของอะตัอมท�กระจาย์ในำเนำ#$อสารคลิ�าย์ร(างแห หร#อ โครงข(าย์ ซ��งเป3นำจ.ด แลิะเรย์กจ.ดเหลิ(านำ$ว(า แลึทท�ซ✓ การเก�ดโครงข(าย์ของแลิทท�ซ สามารถูอธี�บูาย์ได�อย์(างง(าย์ ๆ ด�วย์

การย์�าย์จ.ดแตั(ลิะจ.ดแลิทท�ซ

✓ โครงร(างผลิ�กเด�ย์วในำ 2 ม�ตั�สามารถูอธี�บูาย์ได�โดย์การย์�าย์จ.ดไป ตัามแนำวนำอนำด�วย์ระย์ะ a1 แลิะทางแนำวตั�$งด�วย์ระย์ะ b1

ร)ป็ท�� 6 โครงร(างผลิ�กร*ปเด�ย์วในำ 2 ม�ตั�




บทท�� 1








เซลึพื้01นำฐานำ แลึะย่)นำ�ตัเซลึ

✓ แลิทท�ซในำ 3 ม�ตั� จะมการเรย์งตั�วซ $า ๆ ก�นำของกลิ.(มอะตัอม จ�งไม(จ าเป3นำตั�องมการพ�จารณ์าแลิทท�ซท�$งหมดสามารถูพ�จารณ์าแค(ย์*นำ�ตัพ#$นำฐานำ

ท�มการเรย์งตั�วซ $า ๆ ก�นำ✓ ย์*นำ�ตัพ#$นำฐานำเลิ�ก ๆ ท�มการเรย์งตั�วซ $า ๆ ก�นำ เรย์กว(า ย์*นำ�ตัเซลิ (unit cell) แลิะเรย์กย์*นำ�ตัเซลิท�เลิ�กท�ส.ดว(า เซลิปฐมภู*ม� (primitive cell)

ร)ป็ท�� 7 ย์*นำ�ตัเซลิท�เป3นำไปได�แบูบูตั(าง ๆ ของโครงร(างผลิ�กร*ปเด�ย์วในำสองม�ตั�




บทท�� 1








ย่)นำ�ตัเซลึสามม�ตั� ✓ ความส�มพ�นำธี�ระหว(างเซลิ แลิะแลิทท�ซ ถู*กก าหนำดด�วย์เวคเตัอร�

สามเวคเตัอร� ค#อ a, b แลิะ c โดย์เวคเตัอร�เหลิ(านำ$ไม(จ าเป3นำตั�องตั�$งฉากก�นำ✓ ท.ก ๆ จ.ดในำแลิทท�ตัสามารถูเขย์นำในำร*ปเวคเตัอร�ได�ด�งตั(อไปนำ$

r = pa+qb+sc

ร)ป็ท�� 8 ร*ปท��วไปของย์*นำ�ตัเซลิปฐมภู*ม� (primitive unit cell)a




บทท�� 1








โครงสรางผลึ�กแบบตั�าง ๆ

✓ แบู(งออกเป3นำ 7 lattice systems แลิะ 14 Bravais lattices

ร)ป็ท�� 9 Lattice systems




บทท�� 1








Lattice systems

(1) Cubic systems

ร)ป็ท�� 10 Cubic system

(a) Simple cubic (b) body-centred cubic (c) face-centred cubic

(a) SC (b) BCC (c) FCC




บทท�� 1








Lattice systems

(2) Tetragonal systems

ร)ป็ท�� 11 โครงสร�างแบูบู Tetragonal

(a) Simple

(b) Body centred




บทท�� 1








Lattice systems

(3) Orthorhombic system

(a) Simple (b) Base-centred

(c) Body-centred

(d) Face-centred

ร)ป็ท�� 12 โครงสร�างแบูบู Orthorhombic




บทท�� 1








Lattice systems

(4) Rhombohedral systems

ร)ป็ท�� 13 โครงสร�างแบูบู Rhombohedral




บทท�� 1








Lattice systems

(5) Monoclinic systems

ร)ป็ท�� 14 โครงสร�างแบูบู Monoclinic

(a) Simple

(b) Based centred




บทท�� 1








Lattice systems

(6) Triclinic systems

ร)ป็ท�� 15 โครงสร�างแบูบู Triclinic




บทท�� 1








Lattice systems

(7) Hexagonal systems

ร)ป็ท�� 16 โครงสร�างแบูบู Hexagonal




บทท�� 1








โครงสรางผลึ�กก�บค�ณสมบ�ตั�บางอย่�างของสาร

✓ จากโครงสร�างผลิ�กของสาร แลิะม�ตั�ของสารนำ�$นำ เราสามารถูหา ค.ณ์สมบู�ตั�บูางอย์(างของสารนำ�$นำได� เช(นำ ความหนำาแนำ(นำของอะตัอมตั(อปร�มาตัร

ค�าถาม พ�จารณ์าผลิ�กร*ปเด�ย์วแบูบูลิ*กบูาศูก� (body-centred

cubic)

จงค านำวณ์ว(าในำ 1 cm3 จะประกอบูไปด�วย์จ านำวนำอะตัอม ท�$งหมดก�อะตัอม ( ก าหนำดให�ค(าคงท�ของผลิ�ก a = 5 Å)

a = 5 Å

(Ans 1.6x1022 atoms/cm3)

http://en.wikipedia.org/wiki/%C3%85

http://en.wikipedia.org/wiki/%C3%85




บทท�� 1








ระนำาบผลึ�ก แลึะด�ชนำ�ม�ลึเลึอร5 (Crystal planes and Miller indices)

✓ ระนำาบูผลิ�กสามารถูพ�จารณ์าได�จากจ.ดตั�ดของระนำาบูตัลิอดแกนำa, b, c ท�ใช�อธี�บูาย์ก�บูแลิทท�ซ

ร)ป็ท�� 17 ระนำาบูโครงร(างผลิ�ก

หลึ�กการหาระนำาบผลึ�ก

(i) พ�จารณ์าจ�ดตั�ดของระนำาบูตัาม แกนำ x, y, z แลิะเขย์นำในำร*ปของส(วนำ

กลิ�บูของจ.ดเหลิ(านำ�$นำ(ii) ค*ณ์ด�วย์จ านำวนำเตั�มท�นำ�อย์ท�ส.ด

ท�สามารถูปร�บูให�จ.ดตั�ดท�$ง 3 จ.ดอย์*(ในำร*ปของจ านำวนำเตั�ม(iii) เขย์นำตั�วเลิขเหลิ(านำ$อย์*(ในำร*ป(h,k,l) ซ��งเรย์กเลิขเหลิ(านำ$ว(า“ ”ด�ชนำม�ลิเลิอร�

x

y

z

(2,3,6)




บทท�� 1








ตั�วอย่�างระนำาบผลึ�กท��ม�กกลึ�าวถ�งบ�อย่ ๆ ในำสารก��งตั�วนำ�า ✓ เหตั.ผลิอย์(างหนำ��งท�จ าเป3นำตั�องกลิ�บูค(าตั�วเลิขจ.ดตั�ดแกนำ แลิ�วจ�ง

จะได�ด�ชนำม�ลิเลิอร� ก�เพราะเพ#�อท�จะได�หลิกเลิ�ย์งค(าอนำ�นำตั�ท�เก�ดข�$นำ ในำกรณ์ ท�ระนำาบูขนำานำก�บูแกนำ ด�งจะเห�นำจากตั�วอย์(างข�างลิ(างนำ$

ร)ป็ท�� 18 ระนำาบูผลิ�ก 3 แบูบู

(a) (100)

(b) (110)

(c) (111)




บทท�� 1








ท�ศทางของระนำาบผลึ�ก

✓ ท�ศูทางของระนำาบูผลิ�กถู*กก าหนำดด�วย์ช.ดของตั�วเลิขจ านำวนำเตั�ม3 ตั�ว ซ��งเป3นำองค�ประกอบูของเวคเตัอร�ในำท�ศูทางนำ�$นำ

✓ ส�ญลิ�กษ์ณ์�ของท�ศูทางของระนำาบูผลิ�ก ค#อ [hkl]

ร)ป็ท�� 19 ระนำาบูผลิ�กท�อย์*(ในำท�ศูทาง [111]




บทท�� 1








ค�าถาม ความหนำาแนำ(นำของอะตัอมในำระนำาบู พ�จารณ์าผลิ�กร*ปเด�ย์วแบูบู FCC (Face-centred cubic)

จงค านำวณ์ความหนำาแนำ(นำของอะตัอมตั(อพ#$นำท�ในำระนำาบู(110) ( ก าหนำดให�ค(าคงท�ของผลิ�ก a = 5 Å)

(a) (b)

ร)ป็ท�� 20 (a) ระนำาบู (110) ในำผลิ�กเด�ย์วแบูบู FCC

(b) อะตัอมท�ถู*กตั�ดผ(านำในำระนำาบู (110)

(Ans 5.66x10-4 atoms/cm2)




บทท�� 1








โครงสรางผลึ�กของสารก��งตั�วนำ�าท��ควรร)จ�ก

(1) Rock-salt structure

(2) Diamond structure

(3) Zinc-blende structure

(4) Wurtzite structure

(5) Perovski structure




บทท�� 1









✓ ตั�วอย์(างเช(นำ PbS, MgO

ร)ป็ท�� 21 โครงสร�างผลิ�กแบูบู Rock-salt structure

(a) NaCl (b) CsCl




บทท�� 1









✓ โครงสร�างแบูบู Rocksalt ประกอบู ไปด�วย์โครงสร�างแบูบู FCC

ด�วย์ค(าคงท�ผลิ�ก a แลิะประกอบูไปด�วย์อะตัอมตั(างชนำ�ดก�นำ✓ ตั�วอย์(างเช(นำ NaCl : Cl อย์*(ท�ตั าแหนำ(ง (0,0,0) แลิะ Na อย์*(ท� ตั าแหนำ(ง (1/2,1/2,1/2)a

(a) NaCl (b) CsCl




บทท�� 1









✓ ตั�วอย์(างเช(นำ C, Ge, Si

ร)ป็ท�� 21 Diamond structure




บทท�� 1









✓ The diamond structure has the FCC lattice.

✓ The base consists of two identical atoms at (0,0,0) and

(1/4, 1/4, 1/4)a.

✓ Each atom has a tetrahedral configuration.




บทท�� 1









✓ Many compound semiconductors, such as GaAs, InAs,

AlAs, InP, GaP and their alloys crystallize in their zinc-blende

structure.

Unit cell of zinc-blende structure




บทท�� 1









✓ The zinc-blende structure has a FCC lattice with

a diatomic base.

✓ The metal atom is at (0,0,0) and the nonmetal atom is

at (1/4, 1/4, 1/4)a




บทท�� 1









✓ Thus the cation and anion sublattices are shifted with

respect to each other by a quarter of the body diagonal of the

FCC lattice.

✓ The atoms are tetrahedrally coordinated, for example

ZnS, a Zn atom is bonded to four S atoms and vice versa.




บทท�� 1









✓ The wurtzite structure is also called hexagonal

structure

✓ Many important semiconductors with large band-gaps

crystallize in the wurtzite structure such as GaN, InN, CdSe, ZnS

Top view Side view




บทท�� 1









✓ It consists of a hcp lattice with a diatomic base.

✓ The c/a ratio is typically deviated from the ideal value

c/a=1.633




บทท�� 1









✓ The Zn atom is located at (0,0,0), the S atom at

✓ This corresponds to a shift of 3/8c along the c-axis.

✓ This factor is called cell-internal parameter u.

✓ For the ideal wurtzite structure it has the value of

u=0.375.




บทท�� 1









✓ The c/a ratio is typically deviated from the ideal value

c/a=1.633




บทท�� 1








(4) Wurtzite structure vs Zinc-blende structure




บทท�� 1








(5) Perovskite structure

✓ The perovskite structure is relevant for ferroelectric

semiconductors such as calcium titanate (CaTiO3)




บทท�� 1









✓ For example Barium titanate (BaTiO3)

✓ It is cubic with Ba ions (charge state +2) on the corner

of the cube, the O ions (2-) on the face centres and Ti (4+) in

body centre.




บทท�� 1









✓ The lattice is simple cubic, the base is Ba at (0,0,0).

✓ O ions are at (1/2,1/2,0), (1/2,0,1/2), (0,1/2,1/2).

✓ Ti ion is at (1/2,1/2,1/2).




บทท�� 1









✓ The ferroelectric polarization is typically evoked by

a shift of negatively and positively charged ions relative to each

other.

✓ Perovskites are also important for high-temperature

superconductivity.




บทท�� 1








Bonds

✓ The positively charged atomic nuclei and the electrons in the

atomic shells of the atoms making up the semiconductors are in

binding state.

✓ Several mechanisms can lead to such cohesiveness.




บทท�� 1








Bonds

✓ Covalent bonds

(a) electron-pair bond

(b) sp3 bonds

(c) sp2 bonds

✓ Ionic bond

✓ Mixed bond

✓ Metallic bonding

✓ van-der-Waals bonds




บทท�� 1








(1) Covalent bond : (a) electron-pair bond

✓ The covalent bond of two hydrogen atoms in H2

molecule can lead to a reduction of the total energy of the

system compared to two-single atom.

✓ For fermions (electrons have spin 1/2) the two-particle

wave function of electrons A and B must me an

antisymmetric (Pauli principle) :




บทท�� 1








✓ The wave function of each electron has degree of

freedom in real space (r) and spin

✓ The two-particle wave function of the molecule is

nonseparable and has the form :

✓ The binding state has a wave function with a symmetric

orbital and antiparallel spins




บทท�� 1











บทท�� 1








(1) Covalent bond : (b) sp3 bonds

✓ Elements from group IV of the periodic table (C, Si, Ge)

have 4 electrons on the outer shell.

✓ To illustrate, C has the electron configuration :

✓ For an octet configuration binding to four other electrons would be optimise.

✓ This occurs through the mechanism of sp3 hybridyzation.




บทท�� 1








sp3 hybridization

✓ First, one electron of the configuration is brought

into a p orbital. Such that, the outermost shell contains one

orbital each.




บทท�� 1








sp3 hybridization

✓ The energy necessary for this step is more than regained

in the subsequent formation of covalent bonds.

✓ The four orbital can be reconfigured into four other wave

functions, the sp3 hybrids.




บทท�� 1








sp3 hybridization




บทท�� 1








sp3 hybridisation

QuickTime™ and a decompressor

are needed to see this picture.




บทท�� 1








sp3 hybridization

✓ The covalent bond of a group-IV to other group-IV atom

has a tetrahedral configuration with electron pair bonds.

✓ The mixing of the states leads to the formation of either

bonding and antibonding.




บทท�� 1








sp3 hybridization

Carbon crystal structure




บทท�� 1








(1) Covalent bond : (b) sp2 bonds






บทท�� 1








sp2 hybridisation

✓ The organic semiconductors are based on sp2 hybridisation.

✓ The bonding mechanism is stronger than sp3 hybridisation.

✓ The prototype organic molecule is benzine ring.




บทท�� 1








(2) Ionic bond

✓ Ionic crystals are made up from positively and negatively

charged ions.

✓ The ionic bond is the consequence of electrostatic

attraction between the ions.



อาจารย์� ดร. ธีระพงษ์� พวงมะลิ�






บทท�� 1








(3) Mixed bond

✓ Ionic crystals are made up from positively and negatively

charged ions.

✓ The ionic bond is the consequence of electrostatic

attraction between the ions.

(4) Metallic bond

✓ In metal, the positively charged atomic cores are

embedded in a more or less homogeneous sea of electrons.

✓ The valence electrons of atoms become the conduction

of electrons of the metal.

✓ These are freely movable and at T=0K there is no energy

gap between filled and empty states.




บทท�� 1











บทท�� 1








(5) van-der-Waals bonds

✓ Van der Waals bond is the sum of attractive or repulsive

force between molecules.

✓ Van der Waals force also includes attraction between

atoms, molecules or surfaces.






บทท�� 1








การป็ลึ)กผลึ�กของสารก��งตั�วนำ�า

✓ Chemical vapour phase deposition

✓ Liquid-phase epitaxy

✓ Molecular Beam Epitaxy (MBE)




บทท�� 1








Molecular Beam Epitaxy (MBE)




บทท�� 1









✓ เป3นำอกหนำ��งเทคนำ�คท�ใช�ในำการส�งเคราะห�ผลิ�กสารก��งตั�วนำ า✓ เป3นำเทคนำ�คท�ท าในำท(อส*ญญากาศูความด�นำประมาณ์ 10-8 Pa

✓ อ.ณ์หภู*ม�ประมาณ์ 400-800 องศูาเซลิเซย์ส✓ สารก��งตั�วนำ าจะถู*กระเห�ด (evaporate) บูนำผ�วของฐานำรอง✓ อะตัอมท�ถู*กระเห�ดจะถู*กปลิดปลิ(อย์ออกมาเป3นำลิ า (beam) ออกมาแลิ�ว

เก�ดการ deposit อย์(างช�า ๆ (1000nm/hr)

✓ เทคนำ�คการปลิ*กผลิ�ก MBE ได�ร�บูความนำ�ย์มอย์(างมากในำการสร�างส��ง ประด�ษ์ฐ�สารก��งตั�วนำ า เช(นำ เลิเซอร�ไดโอด




บทท�� 1



















บทท�� 1








Education

บทที่ 1 โครงสร้างผลึกของแข็ง