黃昆班-半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)復(fù)習(xí)

1、m0=9. 109 382 15 (45 ) 10 (-31 )千克KBT=0.026eV (T=300K )h=6.62606896(33)10(-34)JsKB=1.3806488(13)10-23J/KChapter 11 .精通常見半導(dǎo)體的三種晶體結(jié)構(gòu)，了解他們的解離特性，并顯示閃鋅礦結(jié)構(gòu)(如GaAs )的原子坐標(biāo)。1 )金剛石結(jié)構(gòu)：硅、鍺； 共價(jià)鍵結(jié)合的正四面體，通過4個(gè)頂角原子構(gòu)成4個(gè)正四面體，這種累積形成了金剛石型結(jié)構(gòu)由兩個(gè)面心立方結(jié)構(gòu)的套管組成每單位晶格原子數(shù)： 8各原子坐標(biāo)： (000 )、(0)、(0)、(0)、(0)、()、()、()、()鄰近原子數(shù)或配位數(shù)： 42 )閃

2、鋅礦GaAs、InP、ZnSe、CdTe每單位晶格的原子數(shù)是多少？ 8每個(gè)原子坐標(biāo)： (000)As、(0 )As、(0 )As、(0 )As、() Ga、() Ga、() Ga鄰近原子數(shù)或配位數(shù)：4(四面體結(jié)構(gòu))3 )纖鋅礦(六方晶系)GaN、ZnO鋅礦結(jié)構(gòu)也由兩個(gè)密列六方結(jié)構(gòu)的組合構(gòu)成嗎？ 每單位晶格原子數(shù)： 12原細(xì)胞怎么樣？每原細(xì)胞的原子數(shù)是多少？每個(gè)原子的原子坐標(biāo)：(000 )正常工作，(1/32/31/2 )正常工作，(0 0 5/8)N，(1/3 2/3 1/8)N晶格常數(shù)a和c (對GaN，a=0.3189 nm，c=0.5185 nm )2、計(jì)算金剛石和閃鋅礦結(jié)構(gòu)的原子密度(

3、已知：單位晶格常數(shù)為a=0.5nm )。3 .計(jì)算半導(dǎo)體Si的(001 )、(110 )和(111 )晶面的原子面密度(晶格常數(shù)a=0.543nm )4. GaN鋅礦結(jié)構(gòu)的單位晶格和原細(xì)胞內(nèi)各有幾個(gè)原子？5 .閃鋅礦結(jié)構(gòu)的極性方向?yàn)?01結(jié)晶方向，鋅礦結(jié)構(gòu)的極性方向?yàn)?0016 .半導(dǎo)體的解離特性不僅與晶面間的耦合密度有關(guān)，而且與耦合性有關(guān)7 .晶格缺陷的種類Chapter 2l波段導(dǎo)電性：波段中的能量狀態(tài)被電子部分占據(jù)時(shí)，外電場會(huì)使電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化，產(chǎn)生導(dǎo)電性。l波段理論：電子能量變化的結(jié)果，電子從一種能量狀態(tài)遷移到另一種能量狀態(tài)(全波段：非導(dǎo)電，半波段：導(dǎo)電)。 禁帶寬度或帶隙： E

4、g； 禁帶的大小直接影響固體的導(dǎo)電性。l波段形成； 金屬、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶區(qū)別據(jù)說l結(jié)晶中的電子通過振幅調(diào)制的平面波在結(jié)晶中傳播l -布里淵區(qū)的重要性在于，周期性介質(zhì)中的所有布洛芬或能量都可以在這個(gè)空間完全確定。l波段頂部附近的電子總能量小于勢能意味著動(dòng)能為負(fù)值，即曲線曲率為負(fù)值，有效質(zhì)量為負(fù)值，似乎不合乎常識(shí)。 換句話說，負(fù)的有效質(zhì)量會(huì)引起負(fù)的動(dòng)能l有效質(zhì)量的意義：總結(jié)半導(dǎo)體內(nèi)勢場的作用，在解決半導(dǎo)體中電子在外力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)，在不涉及半導(dǎo)體內(nèi)勢場作用的導(dǎo)出的加速度公式中，f不是電子受力的總和。 實(shí)際上，電子通過外力運(yùn)動(dòng)時(shí)，除了f以外，還與半導(dǎo)體內(nèi)部的原子、電子相互作用，因此電子的加

5、速度是半導(dǎo)體內(nèi)部電勢場和外部電場作用的合計(jì)效果。 但是，找到內(nèi)部勢場的具體形狀求加速度很困難，導(dǎo)入有效的質(zhì)量，問題就變得簡單了。l點(diǎn)缺陷：空穴(受主能級(jí))和缺陷(施主能級(jí))可以用價(jià)帶的頂電子的狀態(tài)描述空穴嗎？ 價(jià)電子帶中的導(dǎo)電作用經(jīng)常使用空穴(虛擬粒子)導(dǎo)電描述。1. n型和p型半導(dǎo)體2 .金屬不存在禁帶3 .有效質(zhì)量的大小與E-K曲線的曲率有關(guān)4 .帶底電子的有效質(zhì)量為正值，帶頂電子的有效質(zhì)量為負(fù)值5 .大廳的有效質(zhì)量和帶電性都是正的6 .空穴和電子在k空間中的漂移方向一致7 .直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體1 .直接帶隙半導(dǎo)體材料的傳導(dǎo)帶的最小值(傳導(dǎo)帶的底部)和價(jià)電子帶的最大值在k空間中

6、是相同的位置。 為了使電子移動(dòng)到導(dǎo)帶產(chǎn)生導(dǎo)電性電子和空穴(形成半全帶)，只要吸收能量就可以了2 .間接帶隙半導(dǎo)體材料(Si、Ge等)的傳導(dǎo)帶的最小值(傳導(dǎo)帶的底部)和滿帶的最大值處于k空間中不同的位置。 形成半全波段不僅要吸收能量，還需要改變運(yùn)動(dòng)量相對于GaAs半導(dǎo)體，Si是兩性摻雜劑9 .電阻率高的半導(dǎo)體純度一般較高10 .根據(jù)氫系模型計(jì)算的雜質(zhì)極半徑比氫原子極半徑大得多，其原因是摻雜濃度低他們是離導(dǎo)帶近的施主雜質(zhì)和離價(jià)帶近的受主雜質(zhì)，他們都是淺能級(jí)雜質(zhì)11 .當(dāng)存在多重雜質(zhì)的能級(jí)時(shí)，第二電離的能級(jí)比第一電離的能級(jí)深12 .等電子雜質(zhì)和陷阱可以成為受主，也可以成為施主負(fù)不同等電子雜質(zhì)自身為電

7、中性的電子約束狀態(tài)和空穴約束狀態(tài)13 .重排也可以具有施主和受主兩種特性一般的結(jié)晶，因?yàn)榫Ц裨诒砻嫱蝗煌Ｖ?，所以表面最外層的每個(gè)原子都有未配對的電子，即不飽和鍵，這種鍵稱為懸掛鍵。 在懸掛耦合中，發(fā)射未耦合的電子成為正中心，接受兩個(gè)可能的帶電狀態(tài)它是施主狀態(tài)的第二個(gè)電子成為負(fù)中心，這是受主狀態(tài)。 這些對應(yīng)的能級(jí)在禁帶中分別被稱為施主和受主能級(jí)。14 .重?fù)诫s會(huì)擴(kuò)大帶隙，同時(shí)形成帶端雜質(zhì)與主帶中電子的相互作用的結(jié)果，靠近帶端的電子狀態(tài)向禁帶擴(kuò)散Chapter 31 .費(fèi)米能級(jí)ef-平衡電子系統(tǒng)的重要參數(shù)系統(tǒng)化學(xué)勢EF :熱平衡下系統(tǒng)不工作于外部，增加一個(gè)電子對系統(tǒng)自由能的變化等于系統(tǒng)的化學(xué)勢。

8、因?yàn)閠是一定的，化學(xué)勢統(tǒng)一，所以在熱平衡系統(tǒng)中EF是統(tǒng)一的2 .多子和少年3 .什么是狀態(tài)密度？ 如何解開？能量e附近單位能量間隔內(nèi)的量化狀態(tài)數(shù)，g(E)=dN/dEdE能量間隔內(nèi)的電子數(shù)dndn=f(E)dN=f(E)g(E)dEg(E)dN/dEf(E)的能量e的量化狀態(tài)占電子的概率狀態(tài)密度取決于有效質(zhì)量，有效質(zhì)量大的頻帶，狀態(tài)密度大狀態(tài)密度有效質(zhì)量4 .費(fèi)米分布函數(shù)是如何表現(xiàn)的？ 費(fèi)米能級(jí)和費(fèi)米分布概率有什么關(guān)系？5 .玻爾茲曼分布函數(shù)是如何表現(xiàn)的？ 試用分布概率能量的圖像顯示了和費(fèi)米分布函數(shù)的差異嗎？6 .如何從導(dǎo)帶和價(jià)帶的有效狀態(tài)密度的大小理解本征費(fèi)米能級(jí)Ei的偏差？7 .為什么你打

9、算從濃度的角度分析半導(dǎo)體？8 .雜質(zhì)的能級(jí)和能帶的能級(jí)有什么區(qū)別？如果能級(jí)相同，各自被電子占據(jù)的概率有什么區(qū)別？9 .假設(shè)在室溫下半導(dǎo)體的摻雜完全電離，用能帶圖簡單地描繪了n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體的費(fèi)米能級(jí)和各個(gè)能級(jí)之間的位置10 .當(dāng)根據(jù)濃度和溫度變化的關(guān)系測量雜質(zhì)的電能時(shí)，補(bǔ)償和非補(bǔ)償半導(dǎo)體的濃度和1/T的關(guān)系有什么不同？11 .半導(dǎo)體或高電阻半導(dǎo)體12 .寬帶隙半導(dǎo)體的p型摻雜困難的原因是什么？Chapter 41 .漂移和擴(kuò)散漂移：m稱為遷移率，一般單位為(cm2/Vs )2 .霍爾效應(yīng)在y方向上穩(wěn)定的動(dòng)量平衡方程式霍爾效應(yīng)穩(wěn)定時(shí)：沿y方向的電流為零，即vdy=0，代入y方向的運(yùn)動(dòng)量方程式，分別得到p型樣品和n型樣品此外：于是霍爾系數(shù)rH如下所示3.