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第五章半导体 第五章半导体 Semiconductor Semiconductor 5.0 引言 5.0 引言 5.0 引言 主要内容 半导体载流子的有效质量 杂质半导体 热平衡载流子分布 半导体的光吸收 半导体界面特性 典型半导体材料的能带结构 学习提示 以下问题是难点，须认真学习和体会 有效质量的物理意义 杂质对半导体费米能级及导电性的影响 半导体界面特性 5.1 典型的半导体能带结构 5.1 典型的半导体能带结构 5.1 典型的半导体能带结构 金钢石结构和面心立方晶体的第一布里渊区示意图 Si的能带结构 5.1 典型的半导体能带结构 5.1 典型的半导体能带结构 5.1 典型的半导体能带结构 理想半导体的能带结构 （a ） （b） 直接带隙半导体(a) 和间接带隙半导体(b) 能带示意图 5.2电子的有效质量 5.2电子的有效质量 5.2电子的有效质量 一维情况： dω −1 dε dk v h F h g dk dk dt dv d 2ε d 2ε dk 1 d 2ε g h−1 h−1 2 ( 2 2 )F dt dkdt d k dt h d k 2 1 1 d ε m * h2 dk 2 •价带顶附近的有效质量量为负 •导带底附近的有效质量为正 为了克服价带顶电子有效质量负值的困难，引入价带顶空穴的概念 为了克服价带顶电子有效质量负值的困难，引入价带顶空穴的概念 5.2电子的有效质量 5.2电子的有效质量 5.2电子的有效质量 三维情况： 1 1 d 2ε m * h2 dk dk μν μ ν 1 * m 5.3半导体的掺杂 5.3半导体的掺杂 5.3半导体的掺杂 一、施主掺杂 五价P提供的多余电子状态 + u 束缚在P 周围形成弱的束缚态 u 参与价电子公有化，成为非局 域化电子 u 如何处理这个束缚态