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文档简介
半导体的能带
半导体的能带1.元素半导体的能带结构金刚石结构xyz设B沿kx,ky,kz
轴的方向余弦分别为
,
,
,则如果等能面是椭球面,则有效质量是各向异性的。沿kx,ky,kz
轴方向分别为mx*,my*,mz*。导带价带硅和锗的能带结构[0ī0][100][00ī][010][ī00][001]硅导带等能面示意图极大值点k0在坐标轴上。共有6个形状一样的旋转椭球等能面。(1)导带ABCD导带最低能值[100]方向
硅的能带结构
价带极大值
位于布里渊区的中心(坐标原点K=0)存在极大值相重合的两个价带
外面的能带曲率小,对应的有效质量大,称该能带中的空穴为重空穴,(mp*)h
。内能带的曲率大,对应的有效质量小,称此能带中的空穴为轻空穴,(mp*)l
。
E(k)为球形等能面(2)价带锗的能带结构
导带最低能值
[111]方向布里渊区边界存在有四个这种能量最小值
E(k)为以[111]方向为旋转轴的椭圆等能面价带极大值
位于布里渊区的中心(K=0)
存在极大值相重合的两个价带
外面的能带曲率小,对应的有效质量大,称该能带中的空穴为重空穴。内能带的曲率大,对应的有效质量小,称此能带中的空穴为轻空穴。
禁带宽度Eg随温度增加而减小且Si:dEg/dT=-2.8×10-4eV/K
Ge:dEg/dT=-3.9×10-4eV/KEg:
T=0:Eg(Si)=0.7437eV
Eg(Ge)=1.170eV
Ge、Si能带结构的主要特征
多能谷结构:
锗、硅的导带分别存在四个和六个这种能量最小值,导带电子主要分布在这些极值附近,通常称锗、硅的导带具有~。
间接带隙半导体:
硅和锗的导带底和价带顶在k
空间处于不同的k
值。2.III-V族化合物的能带结构GaAs的能带结构闪锌矿结构EGaAsEg0·36eVLΓX[111][100]导带有两个极小值:一个在k=0处,
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