半导体物理复习-第一二章

1、半导体物理复习 第一、二章,2,1. 构成Cu、CsCl、NaCl三种晶体的基元是什么？它们的布喇菲点阵属于哪一类晶系和哪一种点阵？,答:基元分别 为一个Cu原子、一个CsCl分子和一个NaCl分子。它们的布喇菲点阵都属于立方晶系，分别为面心立方点阵、简立方点阵和面心立方点阵。,3,物理与光电工程学院,2、原胞和晶胞有什么不同？,答： 原胞：布喇菲点阵中体积最小的平行六面体，格点只位于平行六面体的顶点。 晶胞：布喇菲点阵中能反映其对称性前提下的体积最小的重复单元。,4,物理与光电工程学院,答：晶面指数等于晶面在三个（基矢）坐标轴上截距倒数的互质整数之比。面心立方点阵中的（010），（120），

2、（111）晶面（用晶胞基矢为坐标轴）如下图所示：,3、画出面心立方点阵中的（010），（120），（111）晶面。（用晶胞基矢为坐标轴）,5,物理与光电工程学院,6,4. 构成硅晶体的基元是什么？如何理解硅晶体可以看作两套面心立方的晶格套构而成？,答:基元： 两个不等价位置的硅原子。 硅晶体由两类不等价的原子，这两类不等价的原子各自独立地构成一个面心立方的点阵。因此硅晶体可以看作两套面心立方的晶格套构而成。,7,物理与光电工程学院,5. 一个硅晶胞包含多少个格点？多少个硅原子？其中最近邻的原子间距是多少？最近邻的格点间距是多少？,答：一个硅晶胞包含四个格点，八个硅原子。 若晶胞的边长为a，则最

3、近邻原子间距为 最近邻的格点间距为,8,物理与光电工程学院,6. 以一维晶格为例，试用波的散射增强来解释禁带的产生。,答:设一维晶格的晶格常数为a,电子运动的波长为,则发生反射波干涉相长的条件是,即,说明电子不能取上式相应的波矢值,因此电子也不能取此附近对应的能量.这些能量值构成禁带.,9,答：在倒格子空间中，能量不连续对应的波矢位于布里渊区的边界。,7、在倒格子空间中，能量不连续对应的波矢位于布里渊区的什么位置？,10,答：如果在价带中缺少一个电子，则价带中剩余的电子的集体运动产生的电流等价于一个电量与电子相同、但运动状态与缺少的电子完全相同的一个正电荷的运动产生的电流，这个假想的正电荷称为

4、空穴。 引入空穴的意义:当价带缺少电子时,价带中大量的电子的集体运动可以用少量的空穴的运动来描述.,8. 试说明什么是空穴? 引入空穴有什么意义?,11,物理与光电工程学院,9. 实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？ 答：（1）理想半导体：假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上，实际半导体中原子不是静止的，而是在其平衡位置附近振动。 （2）理想半导体是纯净不含杂质的，实际半导体含有若干杂质。 （3）理想半导体的晶格结构是完整的，实际半导体中存在点缺陷，线缺陷和面缺陷等。,P64：,12,物理与光电工程学院,10、 锑化铟的禁带宽度Eg=0.18eV, 相对介电常数r=17，电子的

5、有效质量mn*=0.015m0，m0为电子的惯性质量，求：（1）施主杂质电离能；（2）施主的弱束缚电子基态的轨道半径。,答：,13,物理与光电工程学院,2. 以As掺入Ge中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和n型半导体。 答： As有5个价电子，其中的四个价电子与周围的四个Ge原子形成共价键，还剩余一个电子，同时As原子所在处也多余一个正电荷，称为正离子中心，所以，一个As原子取代一个Ge原子，其效果是形成一个正电中心和一个多余的电子.多余的电子束缚在正电中心，但这种束缚很弱,很小的能量就可使电子摆脱束缚，成为在晶格中导电的自由电子，而As原子形成一个不能移动的正电中心。这个过程叫做

6、施主杂质的电离过程。能够施放电子而在导带中产生电子并形成正电中心，称为施主杂质或N型杂质，掺有施主杂质的半导体叫N型半导体。,14,物理与光电工程学院,3. 以Ga掺入Ge中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和p型半导体。 答：Ga有3个价电子，它与周围的四个Ge原子形成共价键时，还缺少一个电子，从而形成一个空穴。让这个空穴被Si-Si键上的电子填充，并移动到离Ga原子无穷远处，这个过程称谓受主杂质的电离过程，而电离过程所需要的能量就量受主电离能。能够接受电子而在价带中产生空穴，并形成负电中心的杂质，称为受主杂质。掺有受主型杂质的半导体叫P型半导体。,15,物理与光电工程学院,重点概念： 金刚石结构：由同种元素的原子构成，但包含两套不等价位置的、各自构成面心立方晶格的原子，这两套面心立方晶格的原子沿面心立方体对角线平移四分之一长度。 闪锌矿结构：由两种元素