高考申論題
109年
[電子工程] 半導體工程
第 七 題
何謂磊晶成長？為何需要異質磊晶成長？異質磊晶成長須滿足那些條件？（12分）
📝 此題為申論題
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本題分三問，需層次分明地回答。1. 定義「磊晶 (Epitaxy)」：在單晶基板上生長一層與基板具有相同晶格排列方向的單晶薄膜。2. 目的「為何異質磊晶 (Heteroepitaxy)」：異質代表生長層與基板是「不同材質」。這樣做的目的是為了進行「能帶工程 (Bandgap engineering)」，例如結合不同能隙的材料來製作高電子遷移率電晶體(HEMT)、異質接面雙載子電晶體(HBT)、量子阱雷射或LED。這可以限制載子、提升發光效率或提高元件速度。3. 條件「須滿足那些條件」：要將不同材料完美結合，最關鍵的是「晶格常數匹配 (Lattice matching)」，避免產生差排 (Dislocation) 與應力；其次是「熱膨脹係數匹配 (Thermal expansion coefficient matching)」，防止冷卻時薄膜龜裂或彎曲；最後是「化學相容性 (Chemical compatibility)」，避免介面產生不良反應。依此三點論述即可拿高分。
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【考點分析】 本題考查半導體製程中薄膜成長技術的核心概念——磊晶（Epitaxy），並深入探討異質磊晶（Heteroepitaxy）的應用目的與物理限制。 【理論/法規依據】
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