【正文】 布洛赫波函數(shù) )()()()( 2naxxuexuxkkxikk???? ??其次，根據(jù)波函數(shù)的意義，在空間某一點(diǎn)找到電子的幾率與波函數(shù)在該點(diǎn)的強(qiáng)度（ ）成比例。 ?所以常說(shuō)晶體中的電子是以一個(gè)被調(diào)幅的平 面波在晶體中傳播。 ? （定態(tài)薛方程 及求解） ? 、半導(dǎo)體、絕緣體的導(dǎo)電性。 ? ， 得到電子在周期場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)時(shí)其能量不連續(xù) ， 形成一系列允帶和禁帶 。 ? ：晶體中的電子是以調(diào)幅平面波在晶體中傳播。因此，波矢 k可用以描述自由電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，不同的 k值標(biāo)志自由電子的不同狀態(tài)，自由電子的 E和 k的關(guān)系曲線，呈拋物線形狀 E=h2k2/2m。 電子在周期場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng) ——能帶論 ?本節(jié)內(nèi)容 ： ? ? ? 課程重點(diǎn) ： ? 熟悉晶體中電子的運(yùn)動(dòng)與孤立原子的電子和自由電子的運(yùn)動(dòng)有何不同：孤立原子中的電子是在該原子的核和其它電子的勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) ， 自由電子是在恒定為零的勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) ，而晶體中的電子是在嚴(yán)格周期性重復(fù)排列的原子間運(yùn)動(dòng) ， 單電子近似認(rèn)為 ， 晶體中的某一個(gè)電子是在周期性排列且固定不動(dòng)的原子核的勢(shì)場(chǎng)以及其它大量電子的平均勢(shì)場(chǎng)中運(yùn)動(dòng) ， 這個(gè)勢(shì)場(chǎng)也是周期性變化的 ， 而且它的周期與晶格周期相同 。 ? p9. 圖 15 基本要求 ： ?掌握氫原子能級(jí)公式和氫原子軌道半徑公式； ?掌握能帶形成的原因及電子共有化運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)； ?掌握硅、鍺能帶的特點(diǎn)。 基本概念 ： ?電子共有化運(yùn)動(dòng)：原子組成晶體后 ， 由于原子殼層的交疊 ， 電子不再局限在某一個(gè)原子上 ， 可以由一個(gè)原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子上去 ，因而 ， 電子將可以在整個(gè)晶體中運(yùn)動(dòng) ， 這種運(yùn)動(dòng)稱為電子的共有化運(yùn)動(dòng) 。 ? ③ 導(dǎo)帶與價(jià)帶間的能隙 （ Energy gap） 稱為禁帶（ forbidden band） .禁帶寬度取決于晶體種類 、 晶體結(jié)構(gòu)及溫度 。 ? 晶體形成能帶的原因是由于電子共有化運(yùn)動(dòng) （硅、鍺）能帶的特點(diǎn)： ? ① 存在軌道雜化 ， 失去能級(jí)與能帶的對(duì)應(yīng)關(guān)系 p10.。 ?本節(jié)內(nèi)容 ： 原子中的電子狀態(tài) 1玻耳的氫原子理論 ? 2玻耳氫原子理論的意義 ? 3氫原子能級(jí)公式及玻耳氫原子軌道半徑 ? 4索末菲對(duì)玻耳理論的發(fā)展 ? 5量子力學(xué)對(duì)半經(jīng)典理論的修正 ? 6原子能級(jí)的簡(jiǎn)并度 ? 晶體中的電子狀態(tài) ? 1電子共有化運(yùn)動(dòng) ? 2電子共有化運(yùn)動(dòng)使能級(jí)分裂為能帶 ? 半導(dǎo)體硅 、 鍺晶體的能帶 ? 1硅 、 鍺原子的電子結(jié)構(gòu) ? 2硅 、 鍺晶體能帶的形成 ? 3半導(dǎo)體（硅、鍺）的能帶特點(diǎn) 課程重點(diǎn) ： ? 氫原子能級(jí)公式 ，氫原 ?子第一玻耳軌道半徑 ,這兩個(gè)公式還 ?可用于類氫原子（今后用到） . 222048 hnmqEn???2201 qmhr???? 量子力學(xué)認(rèn)為微觀粒子 （ 如電子 ） 的運(yùn)動(dòng)須用波函數(shù)來(lái)描述 ， 經(jīng)典意義上的軌道實(shí)質(zhì)上是電子出現(xiàn)幾率最大的地方 。 基本要求 ： ?記住晶向與晶面的關(guān)系；熟悉金剛石型結(jié)構(gòu)與閃鋅礦型結(jié)構(gòu)晶胞原子的空間立體分布及硅、鍺、砷化鎵晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，晶格常數(shù) (約)，原子密度數(shù)量級(jí)（ 1022個(gè)原子 /立方厘米）。 基本概念 ： ?原胞和晶胞都是用來(lái)描述晶體中晶格周期性的最小重復(fù)單元，但二者有所不同。 a22? 閃鋅礦型結(jié)構(gòu)的 Ⅲ － Ⅴ 族化合物和金剛石 型結(jié)構(gòu)一樣，都是由兩個(gè)面心立方晶格套構(gòu) 而成，稱這種晶格為雙原子復(fù)式格子。 課程難點(diǎn) ： ? 描述晶體的周期性可用 原胞 (初基原胞 )和晶胞 (慣用原胞 )，要把原胞和晶胞區(qū)分開。 a23a22? ：為棱長(zhǎng) 的菱立方 ， 由體對(duì)角線的兩個(gè)原子和六個(gè)面心原子構(gòu)成棱立方 ，其內(nèi)包含一個(gè)距頂角 1/4體對(duì)角線的原子 ， 因此 ，原胞共含有 2個(gè)原子 。 ? 體心立方原胞：為棱長(zhǎng) 的簡(jiǎn)立方 ， 含一個(gè)原子 。 ? 4) 金剛石結(jié)構(gòu) :同種原子構(gòu)成的兩個(gè)面心立方沿體對(duì)角線相對(duì)位移體對(duì)角線的 1/4套構(gòu)而成。 ? 2） 體心立方：簡(jiǎn)立方的中心加進(jìn)一個(gè)原子 。 ? 晶向與晶面的關(guān)系：在正交坐標(biāo)系中，晶面指數(shù)與晶面指數(shù)相同時(shí)，晶向垂直于晶面。 ? 晶面：通過(guò)格點(diǎn)作的平面 ， 用晶面指數(shù)表示 。 固體物理學(xué)中，表示為 [ l1l2l3 ]，投影為負(fù)值時(shí)， l的數(shù)字上部冠負(fù)號(hào)。 ? 在結(jié)晶學(xué)中（用的較多），選某一格點(diǎn)為原點(diǎn) O，任一格點(diǎn) A的格矢 : R=al1+bl2+cl3 , l1 、 l l3為晶軸上的投影，取有理數(shù) a,b,c為晶軸上的單位矢量 。原胞（晶胞）以基矢為周期排列，因此，基矢的大小又成為晶格常數(shù)。晶面用晶面指數(shù)（密勒指數(shù)）表示，如（ 111），（ 100） …… 反映晶體周期性的重復(fù)單元，有兩種選取方法 : 在固體物理學(xué)中 —— 選取周期最小的重復(fù)單元，即原胞 (初基原胞 )。 ? 晶面 ：通過(guò)格點(diǎn)作的平面。 參考資料（書目） ? 葉良修 （ 北大 ） 《 半導(dǎo)體物理學(xué) 》 ? 劉文明 （ 吉大 ） 《 半導(dǎo)體物理學(xué) 》 ? 顧祖毅 （ 清華 ） 《 半導(dǎo)體物理學(xué) 》 ? 格羅夫 （ 美 ） 《 半導(dǎo)體器件物理與工藝 》 ? 王家驊 （ 南開 ） 《 半導(dǎo)體器件物理 》 ? 施敏 （ ） 《 半導(dǎo)體器件物理 》 ? 施敏 （ ） 《 現(xiàn)代半導(dǎo)體器件物理 》 第 1章 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) ( 習(xí)題 :1,2 ) 167。 ? 教材：采用高等學(xué)校工科電子類（電子信息類）規(guī)劃教材《 半導(dǎo)體物理學(xué) 》 ，由劉思科、朱秉升、羅晉生等編寫。 《 半導(dǎo)體物理 》 重慶郵電學(xué)院 光電工程學(xué)院 楊虹 幾點(diǎn)說(shuō)明： ? 基本內(nèi)容：包括課程的課程重點(diǎn)、課程難點(diǎn)、基本概念、基本要求、參考資料、思考題和習(xí)題 . ? 計(jì)劃學(xué)時(shí)： 72學(xué)時(shí)（ 60+12）。 ? 教學(xué)內(nèi)容：根據(jù)專業(yè)方向后續(xù)課程的需要及參加研究生入學(xué)資格考試應(yīng)掌握的基本知識(shí)安排教學(xué)內(nèi)容。本教材多次獲獎(jiǎng)，如全國(guó)高等學(xué)校優(yōu)秀教材獎(jiǎng)、電子類專業(yè)優(yōu)秀教材特等獎(jiǎng)、普通高等學(xué)校教材全國(guó)特等獎(jiǎng)。 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) 本節(jié)內(nèi)容 ： ? （有關(guān)的名詞） ? 格點(diǎn) ：空間（一維或多維）點(diǎn)陣中的點(diǎn)（結(jié)點(diǎn)） ? 晶列 ：通過(guò)任意兩格點(diǎn)所作的（晶列上有一系列格點(diǎn)） ? 晶向 ：在坐標(biāo)系中晶列的方向（確定晶向的方法待定）用晶向指數(shù)表示；如 [110]。一組平行的晶面是等效的，其中任意兩晶面上的格點(diǎn)排列是相同的，且面間距相等。 在晶體學(xué)中 —— 由對(duì)稱性取選最小的重復(fù)單元，即晶胞（單胞 ,慣用原胞） 基矢 ：確定原胞（晶胞）大小的矢量。 晶軸 ：以（布拉菲）原胞（或晶胞）的基矢為坐標(biāo)軸 —— 晶軸 格矢 ：在固體物理學(xué)中，選某一格點(diǎn)為原點(diǎn) O，任一格點(diǎn) A的格矢 ? R=a1l1+a2l2+a3l3 , l1 、 l l3為晶軸上的投影 ，取整數(shù) ， a a a3為晶軸上的單位矢量 。 ? 晶列指數(shù)及晶向：格矢在相應(yīng)晶軸上投影稱作晶列指數(shù)，并用以表示晶向，即格矢所在的晶列方向。等效晶向用 lnm 表示。 ? 晶面指數(shù)：表示晶面的一組數(shù) 。 ? 結(jié)晶學(xué)晶胞： ? 1） 簡(jiǎn)立方 :立方體的八個(gè)頂角各有一個(gè)原子 。 ? 3） 面心立方：簡(jiǎn)立方的六個(gè)面的中心各有一個(gè)原子 。 每個(gè)晶胞含原子數(shù)： 8*1/8（頂角）＋ 6*1/2（面心）＋ 4（體心）＝ 8個(gè) 如果只考慮晶格的周期性，可用固體物理學(xué)原胞表示： ? 簡(jiǎn)立方原胞：與晶胞相同 ， 含一個(gè)原子 。 ? 面心立方原胞：為棱長(zhǎng) 的菱立方，由面心立方體對(duì)角線的；兩個(gè)原子和六個(gè)面心原子構(gòu)成，含一個(gè)原子。 ? 、 鍺的晶體結(jié)構(gòu) （ 金剛石型結(jié)構(gòu) ） ? ( GaAs) a22課程重點(diǎn) ： ?半導(dǎo)體硅、鍺的晶體結(jié)構(gòu)（金剛石型結(jié)構(gòu)） 及其特點(diǎn)；半導(dǎo)體的閃鋅礦型結(jié)構(gòu) (GaAs)及其特點(diǎn)。在固體物理學(xué)中，只強(qiáng)調(diào)晶格的周期性，其最小重復(fù)單元為原胞，例如金剛石型結(jié)構(gòu)的原胞為棱長(zhǎng) 的菱立方，含有兩個(gè)原子；在結(jié)晶學(xué)中除強(qiáng)調(diào)晶格的周期性外，還要強(qiáng)調(diào)原子分布的對(duì)稱性，例如同為金剛石型結(jié)構(gòu)，其晶胞為棱長(zhǎng)為 a的正立方體，含有 8個(gè)原子。如果 選取只反映晶格周期性的原胞時(shí)，則每個(gè)原 胞中只包含兩個(gè)原子，一個(gè)是 Ⅲ 族原子，另 一個(gè)是 Ⅴ 族原子。在固體物理學(xué)中，原胞只強(qiáng)調(diào)晶格的周期性；而在結(jié)晶學(xué)中，晶胞還要強(qiáng)調(diào)晶格中原子分布的的對(duì)稱性。 167。 電子的狀態(tài)可用四個(gè)量子數(shù)表示 。雜化后能帶重新分開為上能帶和下能帶 ， 上能帶稱為導(dǎo)帶 ， 下能帶稱為價(jià)帶 ? ② 低溫下 ， 價(jià)帶填滿電子 ， 導(dǎo)帶全空 ， 高溫下價(jià)帶中的一部分電子躍遷到導(dǎo)帶 ， 使晶體呈現(xiàn)弱導(dǎo)電性 。 ? ④ 當(dāng)原子數(shù)很大時(shí) ， 導(dǎo)帶 、 價(jià)帶內(nèi)能級(jí)密度很大 ，可以認(rèn)為能級(jí)準(zhǔn)連續(xù) 課程難點(diǎn)： ?一個(gè)原子能級(jí)的簡(jiǎn)并