固體物理考試總結(jié)-閱讀頁
2024-11-07 21:29本頁面
【正文】 遷移，稱為空位機(jī)制。 即 杜隆 珀替定律： 大部分固態(tài)單質(zhì)的比熱容與原子量的乘積幾乎都相等。比熱容和原子量的乘積就是 1摩爾原子的溫度升高 1度所需的熱量，習(xí)稱為原子熱容，所以這個(gè)定律也叫原子熱容定律，即 “大多數(shù)固態(tài)單質(zhì)的原子熱容幾乎都相等 ”。 晶格振動(dòng)譜的實(shí)驗(yàn)測(cè)量方法： —— 確定聲子的頻率 —— 確定聲子的波矢 —— 得到聲子的振動(dòng)譜 (1)布里淵散射 (Brillouin scattering)：光子與聲學(xué)波相互作用，吸收或放出聲子的過程； (2)拉曼散射 (Raman scattering)： 光子與 光學(xué)波相互作用，吸收或放出聲子的過程； 也可以利用 X射線的散射，測(cè)定晶格振動(dòng)譜，其原理是相同的。 但是 X射線的能量遠(yuǎn)大于聲子的能量，發(fā)生散射以后，頻率的改變量相對(duì)很小，技術(shù)上很難直接測(cè)定前后能量差，從而確定聲子的能量是很困難的。 點(diǎn)缺陷：是在結(jié)點(diǎn) 上或鄰近的微觀區(qū)域內(nèi)偏離晶體結(jié)構(gòu)正常排列的一種缺陷。若其具有足夠大的能量而克服周圍原子對(duì)它的制約作用，跳離其原來的位置，遷移到晶體表面或內(nèi)表面的正常結(jié)點(diǎn)位置上，而使晶體內(nèi)部留下空位，稱為肖特基缺陷。 線缺陷：當(dāng)晶格周期性的破壞是發(fā)生在晶體內(nèi)部一條線的周圍近鄰，就是線缺陷。 熱缺陷：由熱起伏的原因所產(chǎn)生的空位和填隙原子叫做熱缺陷。 為什么形成一個(gè)肖特基缺陷所需能量比形成一個(gè)弗侖克爾缺陷所需能量低？ 《固體物理概念題和習(xí)題指導(dǎo)》 P142 熱缺陷的數(shù)目統(tǒng)計(jì)： 利用熱力學(xué)統(tǒng)計(jì)物理的方法研究一個(gè)平衡過程時(shí)，并不需要詳細(xì)地研究具體的過程如何，只要求體系滿足一定的熱力學(xué)平衡條件，即可對(duì)平衡過程做出總結(jié)。 自由能 F可表示成如下形式 在平衡時(shí)，自由能應(yīng)為最小。即 根據(jù)兩個(gè)假設(shè)條件： ① 假設(shè)空位的出現(xiàn)，不影響晶格的熱振動(dòng)狀態(tài)。 位錯(cuò)的滑移： 位錯(cuò)在滑移面上受到垂至于位錯(cuò)線的作用力，當(dāng)此力足夠大，足以克服運(yùn)動(dòng)阻力時(shí)，位錯(cuò)便可以沿著作用力方向移動(dòng)，這種沿著滑移面移動(dòng)的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)稱為滑移。 位錯(cuò)的性質(zhì) ① 位錯(cuò)可起一定的施主和受主作用： Si、 Ge 中的 60o棱位錯(cuò)存在有一串懸掛鍵 , 可以接受電子而成為一串負(fù)電中心 , 起受主作用，也可以失去電子而成為一串正電中 心 , 起施主作用；這些受主或施主串形成的能級(jí)實(shí)際上組成一個(gè)一維的很窄的能帶。)eV](Si中 ) 和 [Ec下 (~)eV](Ge中 ), 都起受主作用 (深受主能級(jí) )。 ② 位錯(cuò)可使能帶發(fā)生變化： 由 于棱位錯(cuò)周圍存在有張應(yīng)變和壓應(yīng)變 , 則棱位錯(cuò)能帶將發(fā)生禁帶寬度的變窄和變寬。于是禁帶寬度的變化為 ΔEg = (εc － εv ) ΔV/Vo，式中 εc和 εv是形變勢(shì)常數(shù)（表示單位體積形變所引起的 Ec 和 Ev的變化）。 不過在位錯(cuò)密度108/cm2 時(shí) , 這種散射作用可忽略。 ④ 位錯(cuò)起復(fù)合中心作用： 位錯(cuò)在半導(dǎo)體中形成的都是深能級(jí) , 起著復(fù)合中心的作用，將促進(jìn)載流子的復(fù)合。 特別是在 Si中溶解度小、擴(kuò)散快的重金屬雜質(zhì) (Cu、 Fe、 Au等 ), 更容易沉積在位錯(cuò)線上。如果有一定量的 C、 O 或 N原 子沉積在位錯(cuò)線上 (實(shí)際上是處于某種鍵合狀態(tài) ), 可以 “釘 ”住位錯(cuò) , 使得位錯(cuò)不易滑移和攀移 , 這將使 Si片的強(qiáng)度大大提高。 能帶：在形成分子時(shí)，原子軌道構(gòu)成具有分立能級(jí)的分子軌道。 由原子軌道所構(gòu)成的分子軌道的數(shù)量非常之大，以至于可以將所形成的分子軌道的能級(jí)看成是準(zhǔn)連續(xù)的，即形成了能帶。對(duì)應(yīng)能量 的等能面稱為費(fèi)密面 能態(tài)密度：單位能量間隔內(nèi)的電子狀態(tài)數(shù)。 導(dǎo)帶：一個(gè)能帶中只有部分能態(tài)填有電子，而其余的能態(tài)為沒有電子填充的空態(tài)。 近自由電子的能態(tài)密度： (1)EEA時(shí) ， N(E)與自由電子結(jié)果相差不多； (2)E 接近 EA時(shí)，隨 E的增加等能面更加強(qiáng)烈的向外凸，導(dǎo)致面積增大，使 N(E)大于自由電子情況； (3)EEA 時(shí)，由于等能面開始?xì)埰?，面積下降，尤其是到達(dá) Ec 時(shí)，等能面縮小為幾個(gè)頂角點(diǎn)，所以由 EA 到 E C 過程， N(E)將不斷下降到零。 自由電子 導(dǎo)體 ：電子除填滿能量最低的一系列能帶外，在滿帶和 空帶間還有部分填充的導(dǎo)帶。 絕緣體：禁帶寬度一般都較寬， Eg 幾個(gè) eV 在金屬中，其導(dǎo)帶部分填充，導(dǎo)帶中有足夠多的載流子（電子或空穴），溫度升高，載流子的數(shù)目基本上不增加。因此，金屬的電導(dǎo)率隨溫度的升高而下降。 絕緣體的帶隙寬，在一般情況下，絕緣體沒有可觀察到的導(dǎo)電
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