固体物理课件.pptx

;;;;B;;;§1.3晶體的宏觀對稱性;二、晶體的對稱軸定理

若一晶體繞一直線至少轉過?角或?角的整數倍，

其性質復原，稱?為基轉角，稱為對稱軸的軸次。

晶體的對稱軸定理：晶體中只有1，2，3，4，6五

種對稱軸。

三、晶體中八種獨立的對稱要素

旋轉對稱軸Cn（真旋轉）

旋轉－反映軸Sn（旋轉與反映的複合操作）晶體繞一直線轉過一基轉角（此時晶體未復原），緊接著對一垂直於此直線的平面反映，使晶體復原。;;晶體中獨立的對稱要素：

C1(1)、C2(2)、C3(3)、C4(4)、C6(6)、Ci(i)、CS(m)和S4

四、點群

實際晶體中的對稱性就是由以上八種獨立對稱要素的組合組成，共有32種不同的組合方式，稱為32種點群。

點群符號：Sch?nflies符號

主軸：Cn、Dn、Sn、T和O

Cn：n次旋轉軸；Sn：n次旋轉－反映軸；

Dn：n次旋轉軸加上一個與之垂直的二次軸

T：四面體群；O：八面體群。;腳標：h、v、d

h：垂直於n次軸（主軸）的水平面為對稱面；

v：含n次軸（主軸）在內的豎直對稱面；

d：垂直於主軸的兩個二次軸的平分面為對稱面。

§1.4晶系和Bravais格子

一、晶胞與軸矢坐標系

晶胞：既能反映晶體的對稱性特徵又能反映晶格週期性（平移對稱性）的重複單元。

軸矢：a、b、c

晶胞參量：a、b、c、?、?、?;0;2.晶面指數

在一平面族中，取一個不過原點的平面，它在三個坐標軸上的截距分別為Sa、Tb和Uc，

其中h、k、l為互質整數，則定義該晶

面的面指數為（hkl）。

等效晶面：{hkl}

三、晶系

根據晶體的對稱性特徵，

可將晶體劃分為七個晶系。

;晶系;四、Bravais格子

根據晶體的對稱性特徵，我們將晶體劃分成七個晶系，每個晶系都有一個能反映其對稱性特徵的晶胞。由於空間點陣是從晶格經數學抽象得來的，因此空間點陣也應分別屬於這七個晶系。並且可按所屬晶系的軸矢坐標系找出其相應的單胞。我們將這種既能反映平移對稱性又能反映所屬晶系對稱性特徵的空間點陣單胞稱為Bravais格子，共有14種Bravais格子。

P：簡單Bravais格子；C：底心Bravais格子；

I：體心Bravais格子；F：面心Bravais格子;;

半導體電子論;§8.1半導體的基本能帶結構;一、半導體的帶隙;恒定律為：;2.第二種類型是導帶底和價帶頂在k空間中的不同位置，

這時本征吸收邊附近的光吸收過程稱為非豎直躍遷。

在这种情况下，电子在吸收光子能量从价带顶跃迁到

导带底的同时，为满足准动量守恒，必须伴随着吸收

或發射一個聲子。這時的能量守恆和准動量守恆關係

为：;直接帶隙半導體：導帶底和價帶頂在k空間中的同一點。

間接帶隙半導體：導帶底和價帶頂在k空間中的不同點。;直接帶隙半導體：GaAs、CdS和GaN等

间接带隙半导体：Si、Ge等。;二、帶邊有效品質;在主軸坐標系中，能量具有對角化形式;§8.2半導體中的雜質;一、施主與受主;;二、類氫雜質能級;氫原子的第一電離能為;?為Si的相對介電常數。根據與氫原子的相似性可知，施主的電離能為;這裏所指的施主電離實際上是電子擺脫施主的束縛而躍遷到導帶中運動，因此，施主能級應在導帶底EC以下，其能量差就是施主的電離能ED，即只要給施主電子以ED大小的能量，就可以將它激發到導帶中。;其中;由於典型半導體材料的價帶結構比導帶複雜，類氫受主能級的理論比施主能級要複雜些。

類氫雜質的電離能很小，它們往往是這些材料中決定導電性的主要雜質。施主（或受主）能級很靠近導帶（或價帶），因此這類雜質稱為淺能級雜質。;三、深能級雜質;;§8.3載流子的統計分佈;在金屬中，電子是強簡並的，其費米能在導帶中，在EF以下的能級幾乎完全為電子所填滿。而在半導體中（若雜質濃度不是很高），EF位於帶隙中，而且與導帶底EC和價帶頂EV的距離一般都比kBT大的多。;這時，電子的分佈是非簡並的。

價帶中空穴的情況也很類似，價帶能級被空穴佔據的幾率也就是不為電子佔據的幾率