半導(dǎo)體器件物理第二章能帶和載流子-wenkub
2023-01-28 12:26:40 本頁(yè)面
【正文】 基本立方晶體單胞 ? 金剛石結(jié)構(gòu) ? 閃鋅礦結(jié)構(gòu) ? 金剛石結(jié)構(gòu)和閃鋅礦結(jié)構(gòu)的區(qū)別 4 金剛石晶格結(jié)構(gòu) ? Si,Ge,C 等 IV族元素，原子的最外層有四個(gè)價(jià)電子 ?正四面體結(jié)構(gòu)：每個(gè)原子周圍有四個(gè)最近鄰的原子。) 原子密度 晶格常數(shù) 6 （ 111） （ 111） 7 晶格由兩種不同原子組成的面心立方晶格套構(gòu)而成。 ?相同：都由兩面心立方晶格，沿空間對(duì)角線彼此位移四分之一空間對(duì)角線長(zhǎng)度套構(gòu)而成。 能帶 ? 電子共有化運(yùn)動(dòng) ? 原子能級(jí)分裂成能帶 ? 絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體的能帶 13 電子共有化運(yùn)動(dòng) 2p 3s 3s 3s 3s 2p 2p 2p 原子組成晶體后，由于電子殼層的交疊，電子不再局限在某一個(gè)原子上，可以由 一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到相鄰的原子中去，可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng)。 能級(jí)的分裂和能帶的形成 17 用能帶論來(lái)區(qū)分 導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體 ? 價(jià)帶：電子已占滿，在外場(chǎng)作用下，不形成電流。 18 能量 動(dòng)能圖 自由電子 能量和動(dòng)量 的關(guān)系： E=P2/2m0 （ m0為自由電子質(zhì)量） E=P2/2mn （ p為動(dòng)量 ， mn為電子有效質(zhì)量） 拋物線 表示： E P 注意： 電子有效質(zhì)量由半導(dǎo)體特性決定，但可以由 E對(duì) P的二次微分算出： mn=（ d2E/dp2） 1 由此得：曲率越小，二次微分越大，有效質(zhì)量越小 19 硅與砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu) [ 1 1 1 ] [ 1 0 0 ]pES i[ 1 1 1 ] [ 1 0 0 ]pEG a A s20 直接禁帶半導(dǎo)體與間接禁帶半導(dǎo)體 ? 砷化鎵也被稱為直接禁帶半導(dǎo)體，當(dāng)電子從價(jià)帶轉(zhuǎn)換到導(dǎo)帶時(shí)，不需要?jiǎng)恿哭D(zhuǎn)換。激發(fā)電子需要很大能量。能帶發(fā)生交疊。 23 幾種固體材料導(dǎo)電特性總結(jié) 絕緣體 半導(dǎo)體 導(dǎo)體（金屬） 半金屬 T = 0 K 不導(dǎo)電 不導(dǎo)電 導(dǎo)電 導(dǎo)電 T = 300 K 不導(dǎo)電 ? 很高 導(dǎo)電 ? 較高 (熱激發(fā) e,h) 導(dǎo)電 ? 低 (n ~1022 cm3) 導(dǎo)電 ?金屬 ?半金屬 ?半導(dǎo)體 舉 例 金剛石 Si, Ge, GaAs Na: 1s22s2 2p63s1 Mg: 1s22s2 2p63s2 V 族 Bi, Sb, As 24 167。 27 兩種分布函數(shù)及適用范圍
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