第一章-半导体中的电子状态1技术分析.ppt

第一章 教学目标、教学重点与难点 第一章 半导体中的电子状态 已知Si晶格常数： a=5.65754埃 求每立方厘米体积内有多少个Si原子？ 第一章 半导体中的电子状态 半导体中的电子状态和能带 研究晶体的能带，是一个非常复杂的问题，应该从哪里入手？ 原子的能级和晶体的能带 单原子：原子中的电子在原子核的势场的作用下，分列在不同的能 级上，形成所谓的电子壳层，不同的壳层的电子分别用 1s,2s,2p,3s,3p,3d,...等符号表示。 电子的共有化运动： 原子的能级和晶体的能带 每一支壳层对应于确定的能量。 原子的能级和晶体的能带 原子的能级和晶体的能带(1)孤立原子的能级 半导体中的电子状态和能带 能级分裂：当原子周期性排列形成晶体互相靠近时，每一个能级都分裂为很多彼此相距很近的能级，形成能带 半导体中的电子状态和能带 由于电子的共有化运动加剧,原子的能级分裂亦加显著:? s N个子带? p 3N个子带? 出现准连续能级 半导体中的电子状态和能带 单晶Si的原子存在轨道杂化现象。何谓轨道杂化？ 轨道杂化： 原子在成键时受到其他原子的作用，原有一些能量较近的原子轨道重新组合成新的原子轨道，使轨道发挥更高的成键效能，这叫做轨道杂化。 金刚石型结构价电子的能带 对于由N个原子组成的晶体:共有4N个价电子 空带 ，即导带 满带，即价带 总结与复习 单晶硅的对称性和方向性 电子的共有化运动 轨道杂化 能带的形成 导带和价带 * LOGO LOGO 半导体中的电子状态 教学目标 教学重点难点 半导体单晶材料中的电子状态及其运动规律 半导体中晶体结构； 半导体能带理论； 本征半导体导电机构-电子与空穴。 半导体的晶格结构和结合性质 半导体中的电子状态和能带 半导体中电子的运动 有效质量 本征半导体的导电机构 空穴 硅和锗的能带结构 回旋共振 非晶体: 单晶体: 多晶体: 半导体的结构和性质—周期性 → 金刚石结构 半导体的结构和性质—周期性 半导体的结构和性质—周期性 晶向 周期性 半导体的结构和性质 方向性 原胞 (100) ↙ (001) ← (010) 半导体的结构和性质—方向性 半导体的结构和性质—方向性 金刚石结构在(100)面上的投影 半导体的结构和性质—方向性 半导体的结构和性质 半导体的晶格结构和结合性质 半导体中的电子状态和能带 半导体中电子的运动 有效质量 本征半导体的导电机构 空穴 硅和锗的能带结构 回旋共振 轨道图 共有化运动只能在相似壳层间转移 电子的共有化运动 能级图 * LOGO