半导体物理复习(刘恩科)汇编.docx

第一章金刚石结构：两个相同原子组成的面心立方沿对角线方向位移111后嵌套而成。配位数为4。以双原子层的形式按ABCABC……顺序堆垛；正四面体中心与顶点原子不等价。闪锌矿结构：与金刚石结构类似，两个不同原子组成的面心立方沿对角线方向位移111后嵌套而成。交错结构。纤锌矿结构：密排六方结构；重叠结构负电性：X=0.18（E1+E2）E1：原子第一电子电离能；E2：原子第一电子亲和能离子性：Paulling离子性尺度fi0.785 离子晶体 fi 0.785 闪锌矿或纤锌矿结构；极性共价键结合能带：N个原子组成晶体，孤立原子的每个能级分裂成N个能量上准连续的能级集合，即允带；相邻允带之间禁止电子填充的禁带；单电子近似：对晶体中某一电子，所有其他电子对它的作用简化为原子实构成的周期性势场上叠加一个平均场；简约布里渊区：第一布里渊区-a/2ka/2;长度为1/a倒格矢；简约布区中的波矢被称为简约波矢；金刚石结构第一布区为截角八面体；价带：绝对零度时被电子占满的能量最高的能带；其最高能态EV被称为价带顶；导带：绝对零度未被电子占满或全空的能量最低的能带，其最低能态EC被称为导带底；禁带：电子不能占据的能量区间，宽度绝缘体：大使价带电子很难被激发到导带，导带无导电电子，所以不导电；半导体：较小，室温下有一些价带电子激发到导带，导带中有电子，并在价带中留下空穴；金属：导带半满，参与导电电子很多，电阻率低；空穴：价带电子激发到导带后，价带顶附近出现的空的量子态；准动量：有效质量：晶体中电子加速度 称为有效质量半导体关系：导带底，略去高阶展开可得立方对称时j价带顶，同理可得有效质量意义：考虑了半导体内部势场对载流子的作用，讨论外电场下载流子运动规律可以不再考虑内部势场的作用导电电子：只有未满带电子能在外场作用下K空间不对称分布产生电流；空穴导电：k态未被电子占据时，其它所有价带电子的导电状态等效于一个带正电e，正有效质量的准粒子的导电性为半导体载流子：电子与空穴；多数载流子与少数载流子；第二章本征半导体：纯净（无杂质）、完整（无缺陷）的半导体。替位式杂质：杂质原子与晶格原子大小相近，杂质替换原来晶格格点上的原子间隙式杂质：杂质原子半径较小，杂质位于本征晶格的空隙中施主杂质：向晶体中提供多余未配对电子，电子电离后剩下不可动正电中心；施主电离能：;为施主能级N型半导体：多数载流子为电子的杂质半导体受主杂质：能够接受晶格中的电子形成不能移动的负离子杂质受主电离能：受主能级；类氢模型：氢第一电离能：施主杂质第一电离能： 受主杂质第一电离能：深能级杂质：在Si，Ge中产生的杂质能级远离导带底与价带顶，位于禁带中间附近的杂质。多数起复合中心的作用点缺陷：空位；间隙原子；替换是杂质与间隙式杂质；线缺陷：位错第三章费米分布函数：费米分布函数成立条件：电子近似独立；服从量子力学规律；电子是全同的；受泡利不相容限制。导带底有效状态密度：导带电子浓度：价带顶有效态密度：价带空穴浓度：本征费米能级：由得 得 第二项第一项所以Ei位于禁带中间附近电子与空穴浓度另一种表示：电离施主杂质浓度：电离受主杂质浓度：电中性条件：热平衡下半导体不带电弱电离区：多数杂质未电离，本征电离更少忽略不计中等电离区： 1/3杂质电离强电离区：，杂质完全电离过渡区：饱和电离与本征激发之间的区域高温本征区：本征激发远远大于杂质电离，认为第四章欧姆定律微分形式：漂移速度与迁移率：载流子散射：晶格热振动；晶体缺陷；电离杂质 形成附加势场漂移运动：载流子在外场作用下的定向运动平均自由时间：假设t=0时遭遇散射载流子，t时刻未被二次散射N，则内被散射的载流子数dN正比于dt和N即 令积分得：可得==载流子平均自由时间等于散射几率倒数散射机制：1.电离杂质散射 （库伦散射） 声学波散射2.晶格振动散射 光学波散射电导率、迁移率与平均自由时间关系：迁移率与杂质和温度的关系：低掺杂：晶格散射为主低温时杂质散射为主 高掺杂： 高温时晶格散射为主 霍尔系数：弛豫时间近似：假定电子只在时间内自由运动，散射后又恢复到无规则的分布，即分布函数恢复到 可得：玻尔兹曼方程:由弛豫时间近似化简得第五章非平衡载流子：外界因素作用下系统比同样热平衡态增加的载流子，也称过剩载流子非平衡载流子的复合：外界因素撤出后，半导体由非平衡态恢复到平衡态，非平衡载流子消失的过程。非平衡载流子寿命：撤出外界因素后非平衡载流子平均存在时间。为非平衡载流子复合几率准费米能级：非平衡时不存在统一的费米能级，分别引入导带费米能级和价带费米能级，它们都是局部费米能级，被称