半导体物理学第一章2.pptVIP

第1章 半导体中的电子状态 1.1 半导体的晶格结构和结合性质1.2 半导体中的电子状态和能带1.3 半导体中电子的运动 有效质量1.4 本征半导体的导电机构 空穴1.5 回旋共振1.6 硅和锗的能带结构1.7 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构1.8 Ⅱ-Ⅵ族公合物半导体的能带结构1.9 SI1-xGex合金的能带1.10 宽禁带半导体材料 量子力学解释：受激吸收 具体进行测量时, 往往是固定交变电磁场的频率, 然后改变磁场B (大约为零点几特斯拉) 来观察共振吸收现象。同时为了观察到明显的共振吸收峰, 要求半导体样品比较纯净, 而且一般是在低温下进行。 第1章 半导体中的电子状态 1.1 半导体的晶格结构和结合性质1.2 半导体中的电子状态和能带1.3 半导体中电子的运动 有效质量1.4 本征半导体的导电机构 空穴1.5 回旋共振1.6 硅和锗的能带结构1.7 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构1.8 Ⅱ-Ⅵ族公合物半导体的能带结构1.9 SIGe合金的能带1.10 宽禁带半导体材料 §1.6硅、锗的能带结构（导带和价带） 第1章 半导体中的电子状态 1.1 半导体的晶格结构和结合性质1.2 半导体中的电子状态和能带1.3 半导体中电子的运动 有效质量1.4 本征半导体的导电机构 空穴1.5 回旋共振1.6 硅和锗的能带结构1.7 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构1.8 Ⅱ-Ⅵ族公合物半导体的能带结构1.9 SIGe合金的能带1.10 宽禁带半导体材料 §1.7 III－V化合物半导体的能带结构 §1.7 III－V化合物半导体的能带结构 图1-28GaAs的能带结构 科技频道：凤凰网2012.12.9乔布斯的死亡真相：工作性质导致接触致癌物 乔布斯可能是电子行业因为职业缘故而接触致癌物质，导致高风险的癌症率，最著名的例子了。个人电脑中包含的金属有：铝、 锑、 砷、 钡、 铍、 镉、 铬、 钴、 铜、 镓、 金、 铁、 铅、 锰、 汞、 钯、 铂、 硒、 银和锌。 GaAs 乔布斯:苹果电脑创始人，患胰腺癌去世 1.9 SI1-xGex合金的能带 晶格失配 应变半导体 应变Si技术 第一章复习 常见半导体的晶体结构有哪些类型？ 能带是怎样形成的？ 什么是有效质量？ 什么是空穴？ 什么是第一代、第二代、第三代半导体材料？ （Si\GaAs\ZnO、SiC、GaN宽带半导体) 举例说明什么是元素半导体、化合物半导体、三元混晶、四元混晶？ 什么是直接带隙半导体、间接带隙半导体？ 回旋共振实验能做什么？ 例2 下列能带图(a)GaAs (b)Si 请根据能带图说明那种材料适合做发光材料，为什么？ 如果GaAs适合做发光材料，它能发出什么颜色的光？为什么？ 参考书 纳米材料与器件导论，清华大学出版社，2010.12 第七章：纳米绿色光源材料 参考书 Chap.4 Semiconductor quantum dots 参考书 《那么小，那么大—-为什么我们需要纳米技术》 郭子政 云国宏 著 清华大学出版社 科普著作 广州市科技计划项目资助 计划2015年5月出版 例1 在等能面为球面的等能面中，运动的电子在磁场B作用下作回旋运动，其回旋频率与磁场B,电子有效质量 有关 设 ，试分别求出B=0.5和0.1韦伯/平米时的电子回旋频率。 解答： ∴当 时， 注意： (a) (b) * 以上几节讨论了半导体能带的一些共同特征。不同的半导体，能带结构也不同。即E(k)~k关系不同。各向同性半导体，E(k)~k关系各向同性，能带结构简单，各向异性半导体，E(k)~k关系各向异性，能带结构较复杂。能带结构与电子有效质量密切相关，确定m*对了解能带结构有重要意义（对半导体主要研究导带底和价带顶的能带结构）。 §1.5回旋共振（cyclotron resonance） 确定m*的方法之一——回旋共振实验。 测定有效质量，用来确定能带极值附近的能带结构。 力的大小： 力的方向： 的右螺旋的反方向。 （Lorentz force） 图1－21 电子在磁场中受力 §1.5 回旋共振（cyclotron resonance） 电子以速度 进入恒磁场，受洛仑兹力： 速度分解： 平行 的速度： 垂直 的速度： 上述两种运动的叠加，运动轨迹为沿 方向的螺旋线。 图1－21 电子在磁场中受力 为匀速直线运动； 在垂直 的方向做圆周运动。