半导体物理基础.pptx

半导体物理基础

(ElementarySemiconductor

Physics)

第一章半导体的一般特性

(Chapter1BasicSemiconductorProperties)

1导电性

（1）电导率介于导体与绝缘体之间

Conductor104~105s·cm-1

Insulator10-18~10-10s·cm-1

Semiconductor10-10~104s·cm-1

（2）两种载流子参于导电

（3）与温度、光照、湿度等密切相关

（4）与掺杂有关

2SemiconductorMaterials

（1）classifiedas

Elemental（元素）

Compounds（化合物）

Alloys（合金）

•指两种或多种金属混合，形成某种化合物

（2）Crystalstructure

DiamondlatticeZincblendelattice(闪锌矿晶格)

(金刚石晶格)ZnS、GaAs、InP、CuF、SiC、

CuCl、AlP、GaP、ZnSe、、AlAs、

Si、Ge…..CdS、InSb和AgI

（3）MillerIndices

(236)

B：(101)

A:(201)

或(201)

等效晶面

100

（4）Interplanarspacing

（hkl）planes：

a—Latticeconstant

（5）theangleθbetween[h1k1l1]and[h2k2l2]:

3EnergyBandTheory

(1)GeneralConsideration

•Nearlyfreeelectronmodel

•Tight-bindingmodel

对称性E（k）=E（-k）

周期性

（2）Constant-EnergySurface

（3）BrillouinZones

FirstBrillouinzonesformaterialscrystallizinginthediamond

andzineblendelattices.

(4)Ge,Si,andGaAs~EnergyBand

测m*

◆Cyclotronresonanceexperiments

（回旋共振实验）m*能带结构

电子的初速度为v,在恒定磁场（B）中：

v//

B

v┴θ

fv

r

若等能面是椭球面，沿kx、ky、kz方向有效质量分别为：

设B沿kx、ky、kz轴的方向余弦分别为：a、B、y

那么：

其中：

以硅为例：

（1）B沿[111]方向，观察到一个吸收峰。

（2）B沿[110]方向，观察到两个吸收峰。

（3）B沿[100]方向，观察到两个吸收峰。

（4）B沿任意轴方向，观察到三个吸收峰。

硅导带底附近等能面是沿{100}方向的旋转椭球面。

硅导带底附近等能面

是100方向的旋转

椭

球面。

分析：

设：[001]适当选取坐标，使B位于k1-k2平面

内：

k3

B

θα=sinθβ