黄昆班-半导体物理基础复习.doc

. .资料. m0=9.109 382 15(45) × 10^(-31) kg KBT=0.026eV (T=300K) h=633）×10^（-34）J·sKB=1.3806488(13)×10^-23J/K Chapter 1 熟悉常见的半导体的三种晶体结构，并理解他们的解离特性并标注闪锌矿结构（如GaAs）原子坐标。 金刚石结构： 硅、锗；以共价键结合的正四面体，通过4个顶角原子又组成4个正四面体，这样的累积形成了金刚石型结构； 由两个面心立方结构套构而成； 每个晶胞中的原子个数：8 每个原子坐标：(000)，(? 0 ?), (0 ? ?), (? ? 0), (? ? ?), (? ? ?), (? ? ?), (? ? ?) 近邻原子数或配位数：4 闪锌矿 GaAs、InP、ZnSe、CdTe 每个晶胞中的原子个数？8 每个原子坐标：(000)As，(? 0 ?)As, (0 ? ?)As, (? ? 0)As, (? ? ?)Ga, (? ? ?)Ga, (? ? ?)Ga, (? ? ?)Ga 近邻原子数或配位数：4(四面体结构) 纤锌矿（六方晶系） GaN、ZnO 纤锌矿结构也由两个密排六方结构套构而成？每个晶胞中的原子个数：12 原胞如何？每个原胞中的原子个数？ 每个原胞中的原子坐标： (000)Ga，(1/3 2/3 1/2)Ga, (0 0 5/8)N, (1/3 2/3 1/8)N 晶格常数a和c(对GaN，a=0.3189 nm, c=0.5185 nm) 计算金刚石和闪锌矿结构的原子体密度（已知：晶胞晶格常数为a=0.5nm） 计算半导体Si的（001）、（110）和（111）晶面的原子面密度（晶格常数a=0.543nm） GaN纤锌矿结构的晶胞和原胞内各分别有多少个原子？ 闪锌矿结构的极性方向为001晶向，纤锌矿结构的极性方向为0001 半导体的解离特性除了与晶面之间的键密度有关，还与成键性质有关 晶格缺陷的种类 Chapter 2 能带导电性：能带中的能态被电子部分占据时，外电场可使电子的运动状态发生改变，从而产生导电性。 能带论：电子能量发生变化的结果是电子从一个能态跃迁到另一个能态(满带：不导电，半满带：导电)；禁带宽度或带隙：Eg；禁带大小将直接影响固体的导电性。 能带形成；金属、半导体和绝缘体的能带区别 常说晶体中的电子是以一个被调幅的平面波在晶体中传播 布里渊区的重要性在于：周期性介质中的所有布洛赫波或能量可在此空间中完全确定。 能带顶附近的电子总能量小于势能，则意味着动能为负值，也就是曲线曲率为负值，有效质量为负值，似乎不合常理。换句话说：负的有效质量会导致负的动能 有效质量的意义：概括了半导体内部势场的作用使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用；推导出的加速度公式中，F并非电子受力总和。实际情形下，电子在外力作用下运动时，除F外，同时还和半导体内部原子、电子相互作用，因此电子的加速度应是半导体内部势场和外电场作用的总和效果。然而，要找出内部势场的具体形式并求出加速度遇到困难，引进有效质量后问题变得简单。 点缺陷：空位（受主能级）和缺陷（施主能级） 能否用价带顶电子的状态描述空穴？价带中的导电作用常用空穴(假想的粒子)导电描述。 n型和p型半导体 金属中不存在禁带 有效质量的大小与E-K曲线的曲率有关 能带底电子的有效质量为正值、能带顶电子的有效质量为负值 空穴的有效质量和荷电性皆为正 空穴和电子在K空间的漂移方向一致 直接带隙半导体和间接带隙半导体 直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和价带最大值在k空间中同一位置。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量 间接带隙半导体材料（如Si、Ge）导带最小值（导带底）和满带最大值在k空间中不同位置。形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量 对GaAs半导体，Si是双性掺杂剂 电阻率较高的半导体纯度一般比较高 基于类氢模型计算的杂质波尔半径比起氢原子波尔半径要大得多，其原因是掺杂浓度较低 他们是一些离开导带很近的施主杂质和离开价带很近的受主杂质，他们都是浅能级杂质 多重杂质能级存在时，第二次电离的能级要比第一次深 等电子杂质或陷阱可以成为受主，也可以成为施主 负电性不一样；等电子杂质本身为电中性；电子束缚态与空穴束缚态； 位错既可以具有施主，也可以具有受主特性 一般晶体因晶格在表面处突然终止，在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键称为悬挂键。悬挂键还有两种可能的带电状态：释放未成键的电子成为正电中心，这是施主态；接受第二个电子成为负电中心，这是受主态。它们对应的能级