绪论 半导体物理 物理基础讲述.ppt

课程简介2 特点 系统性 容量大 仍在飞速发展的学科 学习方法 掌握物理概念和物理模型 掌握预备知识 1. 半导体概述 半导体元素 3. 空间晶格 晶体结构的周期性： 基元：构成晶体的基本单元称为基元，由一种原子或多种原子（离子）组成的原子团构成 格点：基元在晶格中的位置用基元中任一点（如重心）作为代表的点 晶格：周期性排列的格点和它们之间的间距所形成的空间点阵 布拉维格子：每个格点周围的情况完全相同的晶格称为布拉维格子 基矢：晶格任一格点可表示为：Rl(r)= l1a1+l2a2+l3a3, a1、a2 和a3为基矢。 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 例1 体心立方结构的晶格常数为a=5A，确定其原子体密度。 金刚石 结构 六方结构hcp 晶系和布拉维晶胞 通常描写晶胞的六个物理量是三个基矢的长度和基矢之间的夹角，如图所示 a，b，c，?，?，?通常又称为晶格常数，可以由x射线确定 根据a，b，c，?，?，?的不同，晶格可分为七大晶系和十四种布拉维晶胞 七大晶系 十四种布拉维晶胞 三斜：简单 单斜：简单，底心 正交：简单，体心，面心，底心 四方：简单，体心 六角：简单 三角：简单 立方：简单，体心，面心 5晶体结构的表征 晶面，晶向和指数 晶体的一个基本特点是具有方向性，沿晶体的不同方向 晶体的性质不同。 晶体中原子排列成的直线称晶列，每个晶列定义一个方向称为晶向 晶向指数：晶面的法向指数 具体方向: [100] 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个坐标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} 6. 量子化概念 与经典物理相悖的试验现象 光电效应和入射光的频率相关，和入射光强度无关。 物质的波粒二相性 微观粒子表现出波的特性－德布罗意波（de broglie） 能量分立（Plank能量子概念） 量子态的能量只能取某些特定的值，而不是随意的 7. 薛定谔波动方程 ?=?=?=90? a=b=c 立方晶系 ?=?=??90? a=b=c 三角晶系 ?=?=90?， ?=120? a=b?c 六角晶系 ?=?=?=90? a=b?c 四方晶系 ?=?=?=90? a?b?c 正交晶系 ?=?=90?， ??90? a?b?c 单斜晶系 ??????90? a?b?c 三斜晶系 晶轴间的夹角 晶轴上的周期 晶系名称 属于每一晶系的空间格子，因为重复单元所包括的点子（格点、结点）不同，又可分为一种或几种类型。这样，七个晶系中共有14种重复单元，通常称为14种布拉维晶胞。14种布拉维晶胞中，按每个格子所包含的结点数目，又可分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子四种。 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 晶向指数是晶面的法向指数 * * * * * * 半导体物理学 刘瑶 广西大学物理学院电子教研室 Email: malena326@126.com 2012年 1 半导体中的电子状态 3 半导体中载流子的统计分布 4 半导体的导电性 5 非平衡载流子 6 p－n结 2 半导体中杂质和缺陷能级 半 导 体 物 第 理 七 学 版 课程简介1 学习目的 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 什么是半导体？