导你 物理 HYSICS OF SEMICONDUCTORS 编写:刘诺 独立制作:刻诺 电子科技大学 微电子与固体电子学院 微电子科学与工程系
半导体物理 PHYSICS OF SEMICONDUCTORS 编写：刘诺 独立制作: 刘 诺 电子科技大学 微电子与固体电子学院 微电子科学与工程系
第一篇半导体中的电子状态 *重点之-:Ge、Si和 GaAs的晶体结构 重点之二 Ge、Si和GaAs的能带 结构 重点之 禁带 价带顶 本征半导体及其导电机 带底 构、空穴
第一篇 半导体中的电子状态 *重 点 之 一:Ge、Si和 GaAs的晶体结构 * 重 点 之 二: Ge、Si和GaAs的能带 结构 *重 点 之 三: 本征半导体及其导电机 构、空穴
§11半导体的晶体结构和结合性质 1、金刚石型结构和共价键 化学键:构成晶体的结合力 ■共价键:由同种晶体组成的元素半导体其原 子间无负电性差,它们通过共用一对 自旋相反而配对的价电子结合在 Ge:a=543089埃 ■Si:a=5.65754埃
1、金刚石型结构和共价键 ◼ 化学键: 构成晶体的结合力. ◼ 共价键: 由同种晶体组成的元素半导体,其原 子间无负电性差,它们通过共用一对 自旋相反而配对的价电子结合在一 起. §1·1 半导体的晶体结构和结合性质 ◼ Ge: a=5.43089埃 ◼ Si: a=5.65754埃
1、饱和性 2、方向性 正四面体结构 金刚石型结构{100}面上的投影
◼ 1、 饱和性 ◼ 2、 方向性 正四面体结构 金刚石型结构{100}面上的投影：
2、闪锌矿结构和混合键 材料:Ⅲ-V族和Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半导体 例:GaAs、GaP 化学键:共价键+离子键 闪锌矿结构的结晶学原胞:
2、闪锌矿结构和混合键 材料: Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半导体 例: GaAs、GaP 化学键:共价键+离子键 闪锌矿结构的结晶学原胞:
§12半导体中的电子状态和能带 1-、原子的能级和晶体的能带 (1)孤立原子的能级 E 2 2s
1 、原子的能级和晶体的能带 (1)孤立原子的能级 §1·2 半导体中的电子状态和能带
(2)晶体的能带 电子共有化运动:四个原子的能级的分裂 电子能量 3s 2p 1s 原子间距
(2)晶体的能带 电子共有化运动: 四个原子的能级的分裂
N个原子的能级的分裂 由于电子的共有化运动加 剧原子的能级分裂亦加显 p N个子带 禁带 3N个子带 25 出现准连续能级 禁带
N个原子的能级的分裂 ◼ 由于电子的共有化运动加 剧,原子的能级分裂亦加显 著: ◼ s N个子带 ◼ p 3N个子带 出现准连续能级
金刚石型结构价电子的能带 对于由N个原子组成的晶体:共有4N个价电子 空带,即导带 有2H个态 0个电子 禁 带 ■满带,即价带 44有2M个态 4X个电子
金刚石型结构价电子的能带 对于由N个原子组成的晶体:共有4N个价电子 ◼ 空带 ，即导带 ◼ 满带，即价带
2、半导体中电子的状态和能带 波函数:描述微观粒子的状态 薛定谔方程:决定粒子变化的方程 h 80ah2+(r)平( (r)=Ey(r
波函数：描述微观粒子的状态 ( )] ( ) ( ) 8 [ 2 2 2 2 V r r E r dr d m h + = − 薛定谔方程：决定粒子变化的方程 2 、半导体中电子的状态和能带