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文档简介

1、 重要半导体的能带图（参考资料）XieMeng-xian.（电子科大，成都市）能带结构就是晶体电子的能量E与波矢k之间的关系曲线。现在已经发展出了许多能带结构的计算方法和实验方法，并且对于一系列半导体的能带结构进行了理论计算和实验验证。能带结构的计算一般都是在一定的晶格周期性势场形式下、基于单电子近似来求解Schrodinger方程；这里重要的是如何选取晶格周期性势场的近似模型。因此，依据势场模型的选取就有多种不同的计算能带结构的方法，例如Hartree-Fock方法、量子缺陷方法、贋勢方法等。654321012345益7654321012345765432101234v)35151!VMrM

2、765432101234图1若干半导体的能带结构（计算）图1是采用赝勢方法计算而得到的若干重要半导体的能带结构图（未考虑电子自旋）。见到，图中所有半导体的价带顶都位于Brillouin区中心（厂点），然而导带底却不一定；因此就有所谓直接跃迁能带结构的半导体（直接禁带半导体）和间接跃迁能带结构的半导体（间接禁带半导体）之分：Si、Ge、GaP、AlP、AlSb、AlAs等是间接禁带半导体；GaAs、InP、InAs、InSb、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe等是直接禁带半导体。a-Sn（灰锡）具有金刚石型的晶体结构，它是一种半金属（即禁带宽度为0的半导体）；其他类似的半金属有HgS

3、e和HgTe。图2图5示出的是一些重要的宽禁带半导体的能带结构。这些新型的半导体往往被称为第三代半导体材料（第一代是Si,第二代是GaAs）。GaN、AlN、InN是直接禁带半导体，SiC、BN是间接禁带半导体。它们在高功率、高温、微波、低噪声等应用领域内具有优良的性能；特别，氮化镓基的半导体不仅在微波领域、而且在高效率发光（蓝色光）领域内，都表现出了突出的成效。3OOKE.E,=3.2eV,El=4.85.leVE,=4.6eV,EB=0.02eV300KA谷图3两种氮化镓的能带结Eml=4.5-5.3eV,EA=4.7-5.ScVE,-3.39eV,E=0.008eV,E=0.04eV轻空穴帑图4三种氮化硼的能带结构AIN-谷KM.0波矢劈裂带轻空穴带Eg=6.9eV,兔匸力叙瓦丸凶亦M心谷300KInN谷0劈裂带轻空穴带重空穴带能量M-yEm=1.9-2.J5eV,Ea=2.6-4.7cV,E=0,017eV

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