半導體物理章總結(jié)

晶體的分類多晶單晶：整個固體中排列有序晶胞（結(jié)晶學原胞）：為反映對稱性選取的最小重復單元的幾倍－－晶胞的邊長稱為晶格常數(shù)

原胞（固體物理學原胞）：最小重復單元－－每個原胞只有一個格點晶向指數(shù)：晶面的法向指數(shù)密勒指數(shù)：在晶胞坐標軸上的截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比物質(zhì)的波粒二相性預備知識習題1.

面心立方結(jié)構(gòu)的單晶體晶格常數(shù)是a=4.75A，求原子的體密度。2.

已知硅材料的晶格常數(shù)a=5.43A,求單位體積原子個數(shù)。3.

確定如圖所示晶胞中的晶面的密勒指數(shù)。4.

計算以1×105m/s運動的自由電子的動量和德布羅意波長。第一章半導體中的電子狀態(tài)晶體結(jié)構(gòu)與共價鍵▲金剛石型結(jié)構(gòu)▲閃鋅礦型結(jié)構(gòu)纖鋅礦型結(jié)構(gòu)氯化鈉型結(jié)構(gòu)1.1節(jié)1.能級與能帶電子在原子核勢場和其他電子作用下分列在不同能級相鄰原子殼層形成交疊原子相互接近形成晶體共有化運動▲共有化運動：由于電子殼層的交疊，電子不再完全局限在某一個原子上，可以由一個原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子上去，因而，電子將可以在整個晶體中運動只有外層電子共有化運動最顯著1.2節(jié)能級分裂能帶形成滿帶或價帶導帶2.半導體中電子狀態(tài)和能帶晶體中的電子VS自由電子Difference?嚴格周期性重復排列的原子間運動恒定為零的勢場中運動▲單電子近似：晶體中的某一個電子是在周期性排列且固定不動的原子核的勢場以及其他大量電子的平均勢場中運動，這個勢場也是周期變化的，并且它的周期與晶格周期相同?！?/p>

E(k)與k的關(guān)系簡約布里淵區(qū)E和k的關(guān)系能帶簡約布里淵區(qū)E和k的關(guān)系能帶0k0k電子能量E(k)隨晶體中周期性變化勢場影響形式復雜能量k空間內(nèi)環(huán)繞原點的一個有限區(qū)域，一般稱為簡約布里淵區(qū)，允帶出現(xiàn)在以下幾個區(qū)（布里淵區(qū)）第一：第二：第三：

整個k空間標志區(qū)域k只能取有限多個分立值k可取任意的連續(xù)值，自由電子可以在整個空間內(nèi)運動波矢K幾率不相同，有周期性周期函數(shù)的周期與晶格周期相同

空間各處幾率相同波函數(shù)共有化運動的電子自由電子3.▲導體、絕緣體和半導體的能帶(a)絕緣體(b)半導體(c)導體1.半導體中E(k)與k的關(guān)系（能帶極值附近）2.半導體中電子的平均速度（能帶極值附近）3.半導體中電子的加速度（能帶極值附近）▲

4.空穴－－－正電荷＋q和正有效質(zhì)量1.3－1.4節(jié)1.半導體中的電子運動2.▲有效質(zhì)量的意義：fa1、概括了半導體內(nèi)部勢場的作用2、a是半導體內(nèi)部勢場和外電場作用的綜合效果3、直接將外力與電子加速度聯(lián)系起來1.5節(jié)回旋共振——第一次直接測出有效質(zhì)量有效質(zhì)量為電子的回旋頻率為1.硅和鍺的能帶結(jié)構(gòu)1.6－1.8節(jié)硅和鍺的導帶極值的確定位置：硅的導帶極值位于<100>方向的布里淵區(qū)中心到布里淵區(qū)邊界的0.85倍處。鍺的導帶極值極小值位于<111>方向的邊界上，共有八個。極值附近等能面為沿

<111>方向旋轉(zhuǎn)的八個旋轉(zhuǎn)橢球硅和鍺的價帶極值的確定位置：

價帶頂位于k=0，即在布里淵區(qū)的中心硅、鍺沿[111]和[100]方向上的能帶結(jié)構(gòu)圖2.砷化焰鎵能杜帶結(jié)競構(gòu)極小攝值k=0處，叛等能野面為糞球面=裕0.藥06部7m0價帶嶺中心山簡并砷化吵鎵的消能帶撇結(jié)構(gòu)重空予穴帶V1，輕空哥穴帶V2自旋品軌道飯耦合(1釣)導帶(2匆)價帶禁帶星寬度駛隨T↑而↓。Eg(0喪)：T=0聞K時禁拿帶寬簽度3.▲禁帶天寬度半導介體的繞禁帶嚇寬度泥是隨虜溫度訴變化披的。T=征0K時EgS魔i=1有.1緩70易eV，EgG艙e=0勻.7孟43帳7e就V隨著睡溫度腎升高捆，習題P4蜘3－習孟題1；P4于3－習玩題2；補充搞習題▲補充嚴習題▲3.右圖限為能院量曲沙線E(驅(qū)k)的形膊狀，昌試回跡答：（1）在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三個情帶中謎，哪始一個琴帶的糕電子毅有效低質(zhì)量薪數(shù)值拐最小繡？ⅠⅡⅢ-π巧/aπ/英aP13圖1-田10樹(c責)補充用習題（2）在潑考慮Ⅰ、Ⅱ兩個肢帶充平滿電駛子，預而第Ⅲ個帶叨全空炕的情磨況，壞如果想少量侵電子煤進入而第Ⅲ個帶占，在Ⅱ帶中技產(chǎn)生貌同樣葬數(shù)目劈燕的空煤穴，準那么Ⅱ帶中限的空總穴有低效質(zhì)療量同Ⅲ帶中帽的電慌子有鞭效質(zhì)壘量相澤比，熊是一僚樣、飽還是挪大或孝??？對同頑一狀真態(tài)：在Ⅱ帶帶獅頂附乘近：在Ⅱ帶帶滔頂附芒近：即：電子笨有效趨質(zhì)量匪比空貫穴有追效質(zhì)涼量小1、n型半率導體施主朋雜質(zhì)察電離畏，施放摟電子漠到導撐帶而廉產(chǎn)生賀導電襖電子婦并形辜成正姿電中犧心有△ED《Eg2、p型半蝦導體特征：受主卵雜質(zhì)達電離餐，接受故電子征成為蜻負電販中心保并產(chǎn)幕生空譜穴在鈔價帶；有△EA《EgIm麥pu攀ri佳ty松-d般op管ed邀S城il蔽ic且on第二斗章半檔導體奔中雜好質(zhì)和蘭缺陷雨能級1.淺雜鹽質(zhì)能蓬級所處束位置惑不同旅：替工位式假雜質(zhì)爬、間婆隙式灣雜質(zhì)▲2.淺能薪級雜殿質(zhì)電銅離能頁的計牙算其中3.雜質(zhì)衛(wèi)的補夫償作病用當ND>>NA時，n=ND-NA≈NDn型半頓導體當NA>>ND時，p=NA-ND≈NAp型半慎導體▲4.深能浪級雜澆質(zhì)非II田I、Ⅴ族雜雖質(zhì)在虜硅鍺旬的禁潔帶中垃產(chǎn)生靈的施撓主能