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绪论半导体物理物理基本
半导体物理学;; 课程简介1; 课程简介2;参考书目:
1.黄昆 ,《半导体物理基础》,科学出版社
2. Donald A.Neamen,《半导体物理与器件》,电子工业出版社
3.季振国,半导体物理,浙江大学出版社
4.王长安,半导体物理基础,上海科学技术出版社
5.施敏,半导体器件-物理与工艺,科学出版社
6.田敬民, 半导体物理问题与习题,国防工业出版社;1. 半导体概述;半导体的主要特征?
半导体的电阻率可在很大范围内变化;;(1833-1931年)现象观察--半导体所具有的负电阻温度系数 、光电导效应、整流效应 、光电池效应 的发现
1931年A.H.Wilson 通过解薛定谔方程发展了能带理论
1947年贝尔实验室发明晶体管;
1947年Shockley提出p-n结型晶体管,1952年提出第一个场效应管, Ebers发明晶闸管,1958年发明隧道二极管
1958年:杰克-S-基尔比发明第一块集成电路;
1959年第一块单片集成系统,在Si衬底制备了真正的集成电路;
半导体材料应用广泛
微电子学:集成电路,量子器件
光电子学:半导体激光器,探测器,光通讯,光电池;半导体元素;常见的半导体材料;固体材料类型:
晶体
长程有序(至少在微米量级范围有序排列)
非晶体
无序
;无定型(非晶)
只在几个原子或分子
尺度内有序; 3. 空间晶格;;
原胞(固体物理学原胞):最小重复单元
--每个原胞只有一个格点(基元)
晶胞(结晶学原胞):为反映对称性选取的最小重复单元的几倍
--晶胞的边长称为晶格常数 ;4. 基本的晶体结构;例1;立方晶胞;金刚石 结构
;闪锌矿结构;六方结构hcp;晶系和布拉维晶胞;七大晶系;十四种布拉维晶胞;; 5晶体结构的表征;晶向指数的确定:如果沿着某一晶向,从一个原子到最近的原子的位移矢量为:Rl(r)= l1a1+l2a2+l3a3, ,则该晶向就用l1、l2、l3来标志,写成[l1 l2 l3]。标志晶向的这组数称为晶向指数。
以简立方晶格为例
;晶面:晶格的格点还可以看成分列在平行等距的平面系上,这样的平面称为晶面,;晶面指数:标志不同的晶面,常用密勒指数。
密勒指数的确定:在晶格中,选一格点为原点,并以3个基矢a1、a2、a3 为坐标轴建立坐标系。该晶面族中任一晶面与3个坐???轴交点的位矢分别为ra1、sa2、ta3,则它们的倒数连比可化为互质的整数,即
其中h、k、l为互质的整数,晶体学中以(hkl)来标志该晶面,称为密勒指数。
相同的晶面簇表示为单形符号:{hkl}
;平面与三个坐标轴的截距分别是1、3和2,于是该平面的密勒指数便是6、2 和3,这个面便标作(623)面。;立方晶格的不同晶面;6. 量子化概念;2.?? 计算波长为0.7A的x光光子能量。;7. 薛定谔波动方程;作业:
1.??面心立方结构的单晶体晶格常数是a=4.75A,求原子的体密度。
2.??已知硅材料的晶格常数a=5.43A,求单位体积原子个数。
3.???确定如图所示晶胞中的晶面的密勒指数。
4.??计算以1×105m/s运动的自由电子的动量和德布罗意波长
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