第1章晶体学基础与材料性能0226.ppt

* * 吸收光谱：是指物质在光谱范围里的吸收系数按光频率分布的总体。 一束光在通过之后它的强度就发生减弱，有一部分能量被物质吸收。 各种类型的发光物质表现出不同的吸收光谱。 由于吸收光谱直接表征发光中心与它的组成、结构的关系以及环境对它的影响，所以吸收光谱对发光材料的研究具有重要的作用。 * * 发光物质发射光子的能量按频率(或波长)分布的总体称为该物质的发射光谱，也称荧光光谱。 发射光谱同吸收光谱一样，取决于发光中心的组成、结构和周围介质的影响。 * * 激光光谱是指使物质产生发光时的激励光按频率分布的总体。 通过激光光谱的测定可以确定有效吸收带的位置，即吸收光谱中哪些吸收带对产生某个荧光光谱带是有贡献的。 * * 作业：写出晶面指数 * * 名词解释：位错密度 面缺陷有哪几种？ 请从能带的角度解释导体、半导体和绝缘体的区别。 什么是施主能级和受主能级？ * * 2. 线缺陷 线缺陷即为位错。晶体中最简单的位错是刃型位错和螺型位错。 晶体中位错的量常用位错密度表示，单位体积中所包含的位错线总长度称为位错密度。 位错密度对晶体的机械性能以及某些电学、磁学和光学性能都有显著影响。 * * (a)完整晶体 (b)含有刃型位错的晶体 (c)完整晶体 (d)含有螺型位错的晶体 * * ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? * * （?） （ ） ? * * * * 螺形位错 * * * * 主要的面缺陷是表面、界面和堆垛层错。表面层的原子既受到体内原子的束缚，又受环境影响，所以表面的组成和结构在很大程度上与形成条件及随后的处理有关，表面对材料和器件的性能影响很大。 3. 面缺陷 * * 多晶体中各晶粒的取向各不相同，不同取向晶粒之间的接触面为晶界，晶界能阻止沿位错的运动。 * * * * 堆垛层错出现于晶面堆积顺序发生错误的层面，将两个不正确堆垛层面隔开的就是堆垛层错，堆垛层错破坏了晶体的正常周期性，影响材料性能。 * * 1.5 导体、半导体和绝缘体 电阻率(Ω·cm ) 导体 10-5－10-4 半导体 10-4－1010 绝缘体 1010－1022 * * 绝缘体：若一个能带被2N个电子填满，则一切k与-k态所产生的电流正好一一抵消，不会产生电流，并且电场并不改变满带中电子的分布。因此．可以得到满带中的电子不导电的结论。 价带(满带) 空带(导带) E p E * * 导体：若一个能带被电子部分填充，T＝0K，无外场时，电子填充至费米面，费米面内的态均有电子，这些态对k空间的原点是对称分布的。费米面内的k态与-k态对电流的贡献一一相互抵消，不存在宏观电流。 若存在外电场，由于电场的作用，电子在布里渊区中的分布不再是对称，总的电流不为零。 E p 不满带(导带) E 导带导电： * * 若T0K，情况大致与0K相似，只是比费米能高约kBT的态有一定的几率成为非空态。因此，可以得到部分填充能带中的电子可以导电的结论。 空带 导带 E 某些一价金属， 如:Li … 满带 空带 E 某些二价金属， 如:Be, Ca, Mg, Zn, Ba … 导带 空带 E 如:Na, K, Cu, Al, Ag… * * 半导体:半导体的能带结构，与绝缘体的能带相似，只是禁带较窄。禁带宽度在2ev以下，通过热激发，把满带的电子激发到空带，而具有导电能力。 由于热激发的电子数目随温度按指数规律变化，所以半导体的电导率随温度的变化也是呈指数的。 ?Eg=0.1?2eV E 空带（导带） 满带 禁带 本征半导体 * * 1.6 功能材料的性能 1. 半导体电性 根据能带理论、晶体中并非所有电子或价电子参与导电，只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电。 由于半导体禁带宽度小于2ev，在外界作用下(加热、光辐射)，电子跃迁到导带，价带中留下空穴。电子和空穴叫本征载流子，它们形成半导体的本征导电性。这种导带中的电子导电和价带中的空穴导电同时存在的情况，称为本征电导。这类半导体称为本征半导体。 * * 杂质对半导体的导电性能影响很大，例如在硅单晶中掺入十万分之一的硼原子，可使硅的导电能力增加一千倍，杂质半导体分为n型半导体和