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半导体的能带结构

半导体的能带结构1.元素半导体的能带结构金刚石结构xyz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=-2.8×10-4

eV/K

Ge:dEg/dT=-3.9×10-4eV/KEg:

T=0:Eg(Si)=0.7437eV

Eg(Ge)=1.170eVGe、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。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，为球形等能面，另一个在[100]方向，为椭球等能面，能量比k=0处的高0.36eV，价带顶也在坐标原点，k=0，球形等能面，也有两个价带，存在重、轻空穴。GaAs的导带的极小值点和价带的极大值点位于K空间的同一点，这种半导体称为直接带隙半导体。锑化铟的能带结构导带极小值在k=0处,球形等能面,mn*=0.0135m0

非抛物线型

价带包含三个能带：重空穴带V1

轻空穴带V2

能带V3（L-S耦合）20K时

轻空穴有效质量

0.016m0沿[111]0.44m0沿[110]0.42m0沿[100]0.32m0重空穴有效质量价带顶在k=0III-V族能带结构的主要特征能带在布里渊区中心简并，一重空穴带、轻空穴带及第三个能带（L－S）价带极大值稍偏离布里渊区中心导带极小值在[100]、[111]方向和布里渊区中心导带电子的有效质量不同重空穴有效质量相差很少原子序数较高的化合物，禁带宽度较窄III－V族混合晶体的能带结构GaAs1-xPx的Eg与组分的关系连续固溶体

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