半导体物理总复习

1、半导体物理复习，第一章，一，基本概念1 .频带、允带、禁带、k空间的频带：是结晶中能容纳电子的一系列能量级允带：分裂的频带都称为允带。 禁带：晶体中不能容纳电子的一系列能级k空间的能带图：晶体中的电子能量根据电子波矢量k的变化曲线，即E(K )关系。 (1)越接近内壳层的电子，共享化运动越弱，能带越窄。 (2)各分裂能级之间的能量差小，准连续(3)一部分频带被电子填满(全频带)，一部分被部分填满(半频带)，未被电子占据的被视为空频带。 原子力级的带、2、半导体的导带、价电子带和禁带宽度、价电子带： 0K条件下电子填充的能量最高的带导带： 0K条件下电子未填充的能量最低的带禁带：导带底和价电子带

2、顶之间的带禁带宽度：导带底和价电子带顶之间、导带，价电子带，Eg，3 .电子的有效质量(1)结晶中的电子施加电场后，电子不仅受到外电场的力，还受到内部原子核和其他电子的力，但内部电势场的力很难正确确定。 电子的有效质量结合了晶体导带中电子的加速度和施加力，电子的有效质量概括了晶体中内部势能场对电子的力。 它还可以用经典力学方法描述晶体中的电子运动规律。 即，(3)可以利用与电子的有效质量和结晶的能带结构相关的有效质量研究半导体的能带结构，(4)有效质量可以通过回旋加速器共振实验测定，并基于此可以导出半导体的能带结构，4 .孔：孔在几乎充满电子的能带中价电子脱离原子束缚而形成的电子空穴，与价电子

3、带顶部的电子空穴相对应。 把半导体中的空穴看作是电荷为q，根据其空态的电子速度v(k )运动的粒子，它具有正的有效质量，价电子带中大量电子的导电作用可以用少数空穴的导电作用来描绘。 五。 直接带隙半导体和间接带隙半导体直接带隙半导体：对应于导带低和价带顶的电子波矢量相同的间接带隙半导体：对应于导带低和价带顶的电子波矢量不同，2 .基本式、有效质量、速度：运动量，例1， 一维结晶的电子带可以写为，式中的a是晶格常数，1，求出带宽.2.电子处于波箭头k的状态时的速度3 .带底部的电子的有效质量4 .带上部的孔的有效质量，1，由，(n=0，1，2)，(n=0，1，2) 在(n=0，1，2)的情况下，

4、由于在E(k )中存在最小值，所以布里渊区的边界进一步分析为(n=0，1，2 )，带宽为2电子的波箭头k状态下的速度，3，电子的有效质量，带底部，从而，带顶孔的有效分别计算锗的结晶结构： Si(100 )、(110 )晶面，平方厘米内的原子数，即原子面密度：结晶向德线密度，第二章，基本概念1。 施主杂质、施主能级、施主杂质电子施主杂质：发射电子使导带产生电子，形成正中心的杂质称为施主杂质，掺杂施主杂质的半导体称为n型半导体。 的双曲正切值。 施主能级被施主杂质束缚的电子的能量状态称为施主能级ED，施主能级位于导带低的禁带中。 施主杂质的电离能：传导带底EC和施主能级ED的能量差ED=EC-ED

5、是施主杂质的电离能。 施主杂质没有离子化时为中性，离子化后成为正中心，2。 受主杂质、受主能级、受主杂质电离能受主杂质：接受电子在价电子带中产生空穴，形成负中心的杂质叫受主杂质，混入受主杂质的半导体叫p型半导体。受主能级：受主杂质束缚的空穴的能量状态叫做受主能级EA，受主能级位于接近价格带的禁带内。 受主杂质的离子化能：价电子带顶部EV与受主能量水平EA的能量之差EA=EV-EA是受主杂质的离子化能。 受主杂质没有离子化的情况下为中性，离子化后成为负的中心，施主能级、受主能级、3 .本征半导体， 杂质半导体杂质补偿半导体本征半导体：没有杂质原子、结晶中没有晶格缺陷的纯粹的半导体杂质半导体：掺杂

6、了施主杂质的n型半导体或掺杂了受主杂质的p型半导体的半导体杂质补偿半导体：在同一半导体区域内包含施主杂质和受主杂质两者的半导体， 复习课题：作业课题2，3，45能够在共价键模型和能带模型中描绘施主和受主杂质电离前后的图像，以GaAs中Si的行为为例，说明了OOMK族杂质可能出现在MK族化合物中的两性行为。 第三章，1 .基本概念1。 状态密度：单位体积单位能量中的量子状态数2。 费米能级：那是电子热力学系的化学势，表示T=0K时与电子没有占有的状态的界线。 即，高于费米能级的量化状态不被电子所占据，而低于费米能级的量化状态被电子完全占据。 处于热平衡状态的系统是统一的费米能级。 费米能级与温度

7、、半导体材料的导电型、杂质的含量有关，3。 简并半导体和非简并半导体：掺杂浓度高，在n型半导体中费米能级EF接近导带或进入导带的p型半导体中，费米能级EF接近价带或进入价带的半导体非简并半导体：掺杂浓度低、费米能级EF处于禁带的半导体、n型半导体， p型半导体、非简并、弱简并、简并、二、基本式、1 .状态密度函数(不要求背会)、传导带状态密度、价电子带状态密度、2 .费米分布函数、玻尔兹曼函数、E-EFkT的情况下1 .状态数，2 .计算传导带内的电子浓度，3 .载流子的浓度4 .费米能级的式、n型半导体、p型半导体，5 .不同温带的载流子浓度和费米能级的计强电离区、n型半导体、p型半导体、补

8、偿型半导体、费米能级为前面的式、迁移区、n型半导体中p型半导体：补偿型半导体：联立解方程式求出n0，p0， 费米能级使用前面的公式，高温本征激励区，n0=p0=ni EF=Ei，费米能级使用前面的公式，得到EF=Ei，例题1 (同型问题103页1题)，能量在Ec和eckt之间时，导带的有效状态总数(状态数/例题2 (a )在热平衡条件下温度t大于0K、电子能量处于费米能级时，电子状态的占有概率是多少？(b )在ef处于EC时，计算状态为EC kT时发现电子的概率。(在EC kT的情况下，状态被占用的概率和状态未被占用的概率相等。 费米能级在哪里？ 题意得：解：从例题3，均匀地掺杂硅样品中的平衡状态的空穴和电子浓度和Ei、EF-Ei，在硅样品的带图中，它们的位置(a)T=300K，N