半导体物理学(刘恩科)第七版完整课后题答案).docx

半导体物理字（刘恩科）第七版完整课后題答室） 半导体物理字（刘恩科）第七版完整课后題答室） PAGE PAGE # / 26 半导体物理字(刘恩科)第七版完整课后題答室) 半导体物理字(刘恩科)第七版完整课后題答室) PAGE PAGE # / 26 第一章习题 1?设晶格常数为a的一维晶格，导带极小值附近能量EJk）和价带极大值附近 能量E、?（k）分别为： Ee= Ee= 0 I___■ 0 （1）禁带宽度； 2）导带底电子有效质量； （3）价带顶电子有效质量； （4）价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化 解：（1）  2.晶格常数为0.25nm的一维晶格，当外加102V/m, 10「V/m的电场时，试分别计 算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。 解：根据：| — | 得mi 补充题1 分别计算Si (100), (110), (111)面每平方厘米内的原子个数，即原子面密度(提 示：先画出各晶面内原子的位置和分布图) Si 在(100), (110)和 (111)面上的原子分布如图1所示: (a) (100)晶面 (b) (110)晶面 2II H0 （C）（111）晶面 日 补充题2 一维晶体的电子能带可写为 式中8为晶格常数，试求 (1) 布里渊区边界: (2) 能带宽度; (3) 电子在波矢k状态时的速度; (4) 能带底部电子的有效质量回; (5) 能带顶部空穴的有效质量0 解：（1） (n=0, 1, 进一步分析 I x] ， E （k）有极大值, 半导体物理字(刘恩科)第七版完整课后題答室) 半导体物理字(刘恩科)第七版完整课后題答室) 半导体物理字(刘恩科)第七版完整课后題答室) 半导体物理字(刘恩科)第七版完整课后題答室) 区时，E (k)有极小值 所以布里渊区边界为 [HJ 能带宽度为 | — I 电子在波矢k状态的速度 | ■ 电子的有效质量 能带底部回 所以口 能带顶部 巨1 ， 且日， 所以能带顶部空穴的有效质量区 半导体物理第2章习题 实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？ 答：(1)理想半导体：假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上， 实际半导体中原子不是静止的，而是在其平衡位置附近振动。 理想半导体是纯净不含杂质的，实际半导体含有若干杂质。 理想半导体的晶格结构是完整的，实际半导体中存在点缺陷，线缺陷 和面缺陷等。 以As掺入Ge中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和口型半导体。 As有5个价电子，其中的四个价电子与周围的四个Ge原子形成共价键，还剩 余一个电子，同时As原子所在处也多余一个正电荷，称为正离子中心，所以，一 个As原子取代一个Ge原子，其效果是形成一个正电中心和一个多余的电子.多余 4 / 26 PAGE PAGE # / 26 PAGE PAGE # / 26 半导体物理字（刘恩科）第七版完整课后题答室） 的电子束缚在正电中心，但这种束缚很弱,很小的能量就可使电子摆脱束缚，成为 在晶格中导电的自由电子，而As原子形成一个不能移动的正电中心。这个过程叫 做施主杂质的电离过程。能够施放电子而在导带中产生电子并形成正电中心，称 为施主杂质或N型杂质，掺有施主杂质的半导体叫N型半导体。 以Ga掺入Ge中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和p型半导体。 Ga有3个价电子，它与周围的四个Ge原子形成共价键，还缺少一个电子，于是在 Ge晶体的共价键中产生了一个空穴，而Ga原子接受一个电子后所在处形成一个负 离子中心，所以，一个Ga原子取代一个Ge原子，其效果是形成一个负电中心和 一个空穴，空穴束缚在Ga原子附近，但这种束缚很弱，很小的能量就可使空穴摆 脱束缚，成为在晶格中自由运动的导电空穴，而喝原子形成一个不能移动的负电 中心。这个过程叫做受主杂质的电离过程，能够接受电子而在价带中产生空穴， 并形成负电中心的杂质，称为受主杂质，掺有受主型杂质的半导体叫P型半导体。 以Si在GaAs中的行为为例，说明IV族杂质在III-V族化合物中可能岀现的 双性行为。 Si取代GaAs中的Ga原子则起施主作用：Si取代GaAs中的As原子则起受主 作用。导带中电子浓度随硅杂质浓度的增加而增加，当硅杂质浓度增加到一定 程度时趋于饱和。硅先取代Ga原子起施主作用，随着硅浓度的增加，硅取代 As原子起受主作用。 举例说明杂质补偿作用。 当半导体中同时存在施主和受主杂质时， 若（1） Nd?Na 因为受主能级低于施主能級，所以施主杂质的电子首先跃迁到、个受主能级上, 还有M-N.个电子在施主能级上，杂质全部电离时，跃迁到导带中的导电电子 的浓度为n二Nd-Na。即则有效受主浓度为Nd-Na （2） Na?Nd 施主能级上的全部电子跃迁到受主