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文档简介

1、半导体中电子的状态 与能带的形成研究固态晶体中电子的能量状态的方法 单个电子能级运动状态个电子能带运动状态1一.能带论的定性叙述1.孤立原子中的电子状态主量子数 n:1,2,3,，决定能量的主要因素角量子数 l：0，1，2，（n1），决 定角动量，对能量有一定影响磁量子数 ml：0，1，2，l，决定 L的空间取向，引起磁场中的能级分裂自旋量子数 ms：1/2，产生能级精细结构22.晶体中的电子（1）电子的共有化运动在晶体中，电子由一个原子转移到相邻的原子去，因而，电子将可以在整个晶体中运动。3原子结合成固体的过程中，价电子的运动状态发生了很大的变化，而由层电子的变化是比较小的，可以把原子核和内

2、层电子看成离子实。4允带能带原子级能禁带禁带原子轨道原子能级分裂为能带的示意图dps能量E5导带(conduction band)价带(valence band)带隙(gap) 1.电子填充能带的情况，遵循：泡利不相容原理、能量最小原理。Pauling：在一确定的能级上，最多只能填充自旋方向相反的两个电子。能量最小原理：电子都力图占据能量最低的能级。 2.满带：电子填充能带时，总是从最低的能带、最小能量的能级开始填充。在原子的内壳层，由于能级较低，一般是被电子占满的，结合成晶体后，内层电子仍基本束缚在原子上，所以低能带填满了电子，叫满带。 3.与原子外层的价电子相应的能带叫做价带。严格地说，价

3、带是在温度为时价电子存在的能级。它可能是被填满的，也可能是部分价电子所占有的，视实体的元素而定。4.在很多的能级，本来就没有电子，这种能带叫做空带或导带。在空带中，温度为时没有电子，能级是空着的。若有电子跃迁出空带，就可以自由运动，产生导电作用，这就是导带名称的由来。5.价带和导带之间的空隙叫做禁带。6Eg电子能量EcEv能带图可简化成:禁带宽度7电子刚好填满最后一个带电子填充允许带时,可能出现:最后一个带仅仅是部分被电子占有导体绝缘体和半导体8导带导带半满带禁带价带禁带价带满带绝缘体、半导体和导体的能带示意图绝缘体半导体导体9常温下： Si：Eg=1.12 eV Ge: Eg=0.67 eV GaAs: Eg =1.43 eV10半导体材料中的光发射与光吸收1.光发射；一般来说，处于高能态导带的电子是不稳定的，他们会向低能态价带跃迁，而将能量以光子的形式释放出来。自发辐射：非相干光半导体发光二极管LED受激辐射：相干光半导体激光器LD2.光吸收：处于低能态价带的电子，如果受到外界光的照射。当光子的能量等于或大于禁带宽度时，光子将被吸收而使电子跃迁到导带，从而产生电子空穴对。光电探测器的原理。11电子的分布Fermi能级A.电子占据能量为E的状态的几率 12杂质吸收掺杂的半导体在光照射下，中性施主的束缚

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