《半导体物理1-2章总结.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《半导体物理1-2章总结.ppt（27页珍藏版）》请在三一办公上搜索。
1、晶体的分类,多晶单晶：整个固体中排列有序,晶胞（结晶学原胞）：为反映对称性选取的最小重复单元的几倍 晶胞的边长称为晶格常数,原胞（固体物理学原胞）：最小重复单元 每个原胞只有一个格点,晶向指数：晶面的法向指数密勒指数：在晶胞坐标轴上的截距的倒数的互质整数比,物质的波粒二相性,预备知识,习题1.面心立方结构的单晶体晶格常数是a=4.75A，求原子的体密度。2.已知硅材料的晶格常数a=5.43A,求单位体积原子个数。3.确定如图所示晶胞中的晶面的密勒指数。4.计算以1105m/s运动的自由电子的动量和德布罗意波长。,第一章 半导体中的电子状态,晶体结构与共价键,金刚石型结构,闪锌矿型结构,纤锌矿型
2、结构,氯化钠型结构,1.1节,1.能级与能带,电子在原子核势场和其他电子作用下分列在不同能级,相邻原子壳层形成交叠,原子相互接近 形成晶体,共有化运动,共有化运动：由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而，电子将可以在整个晶体中运动只有外层电子共有化运动最显著,1.2节,能级分裂,能带形成,满带或价带,导带,2.半导体中电子状态和能带,晶体中的电子,VS,自由电子,Difference?,严格周期性重复排列的原子间运动,恒定为零的势场中运动,单电子近似：晶体中的某一个电子是在周期性排列且固定不动的原子核的势场 以及其他大量电子的平均势场中运动
3、，这个势场也是周期变化的，并且它的周期与晶格周期相同。,E(k)与k的关系,简约布里渊区,E和k的关系,能 带,简约布里渊区,E和k的关系,能 带,0,k,0,k,电子能量,E(k)随晶体中周期性变化势场影响形式复杂,能量,k空间内环绕原点的一个有限区域，一般称为简约布里渊区，允带出现在以下几个区（布里渊区）第一：第二：第三：,整个k空间,标志区域,k只能取有限多个分立值,k可取任意的连续值，自由电子可以在整个空间内运动,波矢K,几率不相同，有周期性周期函数的周期与晶格周期相同,空间各处几率相同,波函数,共有化运动的电子,自由电子,3.导体、绝缘体和半导体的能带,(a)绝缘体(b)半导体(c)
4、导体,1.半导体中E(k)与k的关系,（能带极值附近）,2.半导体中电子的平均速度,（能带极值附近）,3.半导体中电子的加速度,（能带极值附近）,4.空穴,正电荷q和正有效质量,1.31.4节,1.半导体中的电子运动,2.有效质量的意义：,f,a,1、概括了半导体内部势场的作用2、a是半导体内部势场和外电场作用的综合效果3、直接将外力与电子加速度联系起来,1.5节,回旋共振第一次直接测出有效质量,有效质量为,电子的回旋频率为,1.硅和锗的能带结构,1.61.8节,硅和锗的导带极值的确定位置：硅的导带极值位于方向的布里渊区中心到布里渊区边界的0.85倍处。锗的导带极值极小值位于方向的边界上，共有
5、八个。极值附近等能面为沿 方向旋转的八个旋转椭球,硅和锗的价带极值的确定位置：价带顶位于k=0，即在布里渊区的中心,硅、锗沿111和100方向上的能带结构图,2.砷化镓能带结构,极小值k=0处，等能面为球面=0.067m0,价带中心简并,砷化镓的能带结构,重空穴带V1，轻空穴带V2,自旋轨道耦合,(1)导带,(2)价带,禁带宽度随T而。Eg(0)：T=0K时禁带宽度,3.禁带宽度,半导体的禁带宽度是随温度变化的。,T=0K时,EgSi=1.170eV，EgGe=0.7437eV,随着温度升高，,习题,P43习题1；P43习题2；,补充习题,补充习题,3.右图为能量曲线E(k)的形状，试回答：,
6、（1）在、三个带中，哪一个带的电子有效质量数值最小？,-/a,/a,P13图1-10(c),补充习题,（2）在考虑、两个带充满电子，而第个带全空的情况，如果少量电子进入第个带，在带中产生同样数目的空穴，那么带中的空穴有效质量同带中的电子有效质量相比，是一样、还是大或小？,对同一状态：,在带带顶附近：,在带带顶附近：,即：电子有效质量比空穴有效质量小,1、n 型半导体 施主杂质电离，施放电子到导带而产生导电电子并形成正电中心有EDEg2、p 型半导体 特征：受主杂质电离，接受电子成为负电中心并产生空穴在价带；有 EAEg,Impurity-doped Silicon,第二章半导体中杂质和缺陷能级,1.浅杂质能级,所处位置不同：替位式杂质、间隙式杂质,2.浅能级杂质电离能的计算,其中,3.杂质的补偿作用,当NDNA时，n=ND-NAND n型半导体当NAND时，p=NA-NDNA p型半导体,4.深能级杂质,非III、族杂质在硅锗的禁带中产生的施主能级距离导带底较远，产生的受主能级距离价带顶也较远。,5.缺陷与位错,点缺陷热缺陷位错线缺陷（刃位错）,习题（作业）,P48习题7（1）,
