主题：【原创】半导体基础知识 -- 南越
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1 漫说半导体
自然界的物体如果按其物理特性中的导电性来划分，就有了导电性好的金属一类的导体和不易导电的橡胶等有机化合物的绝缘体，再有的就是介于这二者之间的叫半导体的东西。那位MM说了，半导体吗就是什么二极管，三极管的，是吗？真的要感叹一下了，时光如梭啊，请看这个比现如今小学生的手工都不如的，那在我们伟大的领袖老人家宣布我们中国人站起来之前，在美国贝尔研究所出世的点接触型的Ge鍺三极管（1947年）。
1949年，还是这后来拿炸药奖的William Bradford Shockley几人发明了结合型鍺三极管，1952年开始批量生产，1956年Si硅三极管登场。而1957年场效应管就出现了，更快的是1960年就开始卖硅三极管的电视机啦。想不到的是在1958年Texas Instruments的一个专利（Kilby’s patent） 就是集成电路IC基本技术的开始。从此，IC就是半导体业研究发展的代表随家用电器的推广而越来越火哪。
今天的集成电路都离不开1962年出现的Si MOS IC, MOS (metal –oxide- semiconductor)就是后面我们要说的金属-氧化物-半导体三层构造的场效应三极管，这个东西构造简单，生产工序少，很快到1968年，1个三极管型的MOS-DRAM(只读存贮器)就出来了；而现在的大牛Intel 接着就开发出了1k bit的DRAM(dynamic random access memory), 今天我们拥有的数码相机那里面的感光CCD元件（也是IC）的鼻祖在1970年出生于贝尔研究所。从此，计算机的主存贮器就从磁带转向了DRAM，打开了Si半导体存贮器发展的大门，1976年为64k bit 到82年1Mbit 的存贮器；同时中央处理器（CPU）在1971年为4bit, 1975年8bit, 1981年为16bit,
那个什么有名的摩尔定律就说了，IC chip 的微细化和高集成度将按3年4倍的速度发展，据有心人计算，到今天的闪存，还确实是这个规律。
嘿，有哥们您不信的话，放狗搜艘，再算算。
说到鍺还有后来闪亮登场的硅半导体，我们该翻高中学的化学书啦，那元素周期表背的滚瓜烂熟的就举手了，C, Si，Ge, Sn, Pb是第4族元素，书上说的这族元素负电性比较强，其中最强的是碳，那形成的金刚石就是你我各自的LD想要的花钱不老少的钻石, 不开玩笑的告诉您，书上再有的说具有最强的共价键的金刚石是典型的绝缘体这句就错了，金刚石也能是半导体。我们要说的硅是这族中的老二。
硅是我们这星球上拥有的第二多的元素，猜猜那第一是？
接着是我们该看看这族元素的电子结构的时候哪。。。。。。
氧是不是也不少？这么多氧化这、氧化那的，更别说满世界的氧化氢和越来越多的氧化炭。
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最多的元素可不是钙。。。
最多的三种元素
维基说了，地球上最多的元素是氧，呵呵。
可以让我找回点面子的是，钙虽不是最多的，却也和氧、硅、铝、钠、铁等一起位列第一集团。
按照我的理解，就是带隙的不同吧。我觉得好像没有本质的区别。
您是本专业的吧，
送您花一朵
物理的，所以呢，不知道半导体工业上对半导体和绝缘体的区分了，因为我们老是研究金属绝缘体相变之类的东西，基本上就把半导体当绝缘体了。
各位当心，错的地方都是我信手写的，要找对的地方那就得去看书了，可现在书错的也多，那就只有各位自个当心！
2. 有关的基础知识之一
硅Si，它是14号元素，也就是说有14个电子，先问一下有没有量子力学的大牛在此啊？没有我就放心的说啦。
电子在运动中有粒子性又有波动性，量子力学中粒子的运动状态就用波函数来描述，对一个原子来说能量是稳定的，这时的电子‘存在’的位置和其相对应的能量份额就可由那个有名的薛定谔数学方程式来表示出。实际的计算就得用原子结构最简单的氢原子来算，得出的结果是电子运动状态（说“存在位置”可能易理解点）由n, l, m 这三个叫量子数的来确定的。n是决定体系能量的叫主量子数，表示着电子所在的主层，常用的就是高中的化学书上写的K, L, M, N来表示。l 叫角量子数表示着电子所在的主层里的分层，而且满足l = n – 1这个关系，l = 0用s, l = 1 用p, l = 2 用 d, l =3 就是 f 来表示。也许您就听说过铁，钴和稀土类过渡族元素被称为3d,4f元素吧。m 就是磁量子数；再结合那泡利不相容原理（一个轨道只能住两个电子），我们记住n层中最多只能容纳2n2 个电子。那K, L, M, N层的电子数就分别是2，8，18，32个哪，也就是说K, L, M, N层中分别拥有1，4，9，16， n2 个电子轨道。
看到这，还要补充说的是薛定谔方程无法导出的称为自旋量子数ms, 它表示的是一个轨道也相当于一个房间里的两个电子的各自只能按相反的方向自旋；如果房间里只有一个电子，那这电子的运动（spin）就相当于电流，由此就解释了Fe, Co和稀土金属这些3d,4f元素能用于做磁性材料的原因。现在在研究中的MRAM(磁阻存储器)用也就是用这电子的spin 来实现存储的。
这时我们再来看下图显示的Si的电子结构
14个电子的排列是1s2 2s2 2p6 3s23p2 ， 那第三层的4个电子就会按系统能量最低的原则发生叫sp杂化来的，以把这4个独自自旋的电子与相邻的原子的电子来形成稳定的共价键，也就是说一个Si原子位于中心通过共价键与周围最近的4个原子结合而构成了正四面体，由此得到的Si的晶体结构就是下图所示的金刚石构造
晶体学的专家们就说它是由两个完全相同的面心立方体整体错开边长的1/4 二迭加成的。您能看得出来吗？
为何要说到晶体呢，因为上面用量子力学只是解说了原子的电子构造，做半导体的可多是晶体，晶体中电子又是如何运动的？
在绝对零度时区别不大，在室温下区别就大了。
也总有到顶的一天吧.现在gate下的二氧化硅层就很薄.听说到了5到10个原子层就没法望下down scale(量子力学的干活).现在摩尔定律只好往平行处理方向提高. 看现在,intel&AMD的2, 4, 8核都出来了吧,不过, 通信,同步的问题又出来了...
目前在32纳米普遍使用的是 high k metal gate 技术。这个技术把FET管的指标又拉回到摩尔定律所描绘的道路上来。再往下估计是走三维集成的路子。这样就可以继续保持摩尔定律了。