大二下課件半導(dǎo)體物理lesson

第一章預(yù)備知固體物理材料固體物理材料機(jī)械性能硬度 彈性，易碎性光學(xué)性質(zhì)色散，折射/雙折射，光活非線性光學(xué)性質(zhì)(NLO:

電學(xué)性電阻率 導(dǎo)體，半導(dǎo)體，超導(dǎo)體壓電磁學(xué)性質(zhì):順磁，鐵磁，反鐵磁阻，巨磁舉例：碳元素的不同

直徑，方向不同:

電流密度:109楊氏模量:100040熱導(dǎo)率:固體結(jié)構(gòu)(singlecrystal)三種形態(tài)來表征材料中結(jié)構(gòu)的有序程度和有序多晶材料：有序區(qū)域包含許多原子，這些有序區(qū)域被稱多晶材料：有序區(qū)域包含許多原子，這些有序區(qū)域被稱粒(grains)，不同晶粒被晶界(grainboundary)單晶材料：在整個(gè)材料中完全有晶格和晶格(Lattice)：有序排列的＋基元＋結(jié)點(diǎn)與 結(jié)點(diǎn)的總 點(diǎn)陣（布喇菲格子結(jié)點(diǎn)與如果晶體是由完全相同的一種原子組成，結(jié)點(diǎn)可以是基為整數(shù)；=a(b×c)ba基矢是晶格格點(diǎn)的基本平移矢量：a,b,c，其夾角α,βγ?；傅倪x擇不唯一，其選擇條件為：晶格按照矢量平移，可自身重合，R=n1a+n2b+為整數(shù)；=a(b×c)baa簡(jiǎn)單與復(fù)式格。一維簡(jiǎn)單 (x)＝(x(x)＝(x+bA A

一維復(fù)式(x)＝(x+

晶體的對(duì)稱性和對(duì)稱晶體具有平移對(duì)稱性和點(diǎn)對(duì)稱性，對(duì)稱作可使晶體結(jié)構(gòu)完全同自身重平移對(duì)稱操作R=n1a+n2b

22）（一重、二重、三重、四重、六重）（m）、某點(diǎn)對(duì)稱對(duì)稱操作舉例－正方 平行對(duì)稱面

斜方點(diǎn)長(zhǎng)方點(diǎn)有心斜方點(diǎn)長(zhǎng)方點(diǎn)有心長(zhǎng)方正方點(diǎn)六角點(diǎn)Square正1Pa=b,Rectangular長(zhǎng)2a≠b,Hexagonal六1Pa=b,Oblique1Pa≠b,≠90°,晶體系統(tǒng)和晶格1848AugusteBravais)證明只可能有14種三晶格系 晶格種 原胞和征。這樣的重復(fù)單元稱為元胞(Unitcell)。原胞(primitivecell),固體物理元胞:基矢a、b、c構(gòu)成的平行六面體。最映晶格對(duì)稱性質(zhì)(周期性和對(duì)稱性映晶格對(duì)稱性質(zhì)(周期性和對(duì)稱性)舉例－立方

如：Li,NaKSc,Nb,Ta,Mo,Fe,

簡(jiǎn)單立方(sc)kkji晶胞和原胞一樣，包含一個(gè)原子，體積為a3體心立方(bcc)kkjiA11a1111( a3A2232 aijka2a2 1aaijk晶胞包含二個(gè)原子，體積為a3。原胞只包原子，體積為a3/2aaaajk12a2 a1aai2ka2321a2A410A其它簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)CsCl結(jié)構(gòu)TlCl,TlI,CuZn,…

六角密堆結(jié)構(gòu)

Be,Mg,Zn,Cd,石(diamond閃鋅礦(zincblende)結(jié)構(gòu)構(gòu)造α=109°47’閃鋅礦(zincblende)結(jié)構(gòu)與石結(jié)構(gòu)的唯一區(qū)別不同取向不同取向不同取向晶格指晶列：布喇菲格子的格點(diǎn)組的成分列在一系列相互平行的直線，如[102],[晶面：布喇菲格子的格點(diǎn)組的成分列在一系列相互平行的平面，如(102),(晶向可以由一組3個(gè)整數(shù)hkl勒指數(shù)(MillerIndex)是一組沒有整數(shù)公約數(shù)的hkl，[hkl如：[100111110]。T=勒指數(shù)(MillerIndex)是一組沒有整數(shù)公約數(shù)的hkl，[hkl如：[100111110]。對(duì)稱等效

A 晶面及其米勒晶面也可以米勒指數(shù)(hkl)來表示,hkl截距：p3,q2,s乘以分母的最小公倍數(shù),6,得到：(hkl)=(2,3,6)。晶面立方體的常用列相互對(duì)稱等效的晶面可用{hkl}代表，如{100},{111},{列相互對(duì)稱等效的晶面可用{hkl}代表，如{100},{111},{110}。一 定

a1a2Khh1b1h2b221b3ab2a3132ab （倒易空間reciprocalspace）點(diǎn)倒易空間又被稱為：Fourierspace,k-space,orspace.

射線衍射斑 固體理論的布里淵傅立葉變換實(shí)例1：Frequencyandperiod(f =1/T)倒點(diǎn)陣是正點(diǎn)陣的傅 ThereciprocallatticesisthecollectionofpointsthatrepresentallowedvaluesofwavevectorsforFourierseriesandFouriertransformswiththeperiodicityofthelattice.簡(jiǎn)單立方的倒a1a1a2a3 Ab

a2a3

ajak2aaa aaa3

a3a1

akai2aaa aaa1

a1a2

aiaj2 問題1：bcc的倒點(diǎn)陣是什么？1.正交關(guān)系a1.正交關(guān)系a ijii以ai為基矢的格子與以bj為基矢的格子，互為正、倒格3.正點(diǎn)陣的晶面h1h2h33.正點(diǎn)陣的晶面h1h2h3)Khh12正倒dd12Khh倒格子和晶格的幾何K=K=cba倒點(diǎn)陣的一個(gè)應(yīng)用X射線衍射（選讀22dsin勞厄方程

k)lkknKh

Wigner-Seitz··晶體的內(nèi)聚力完全歸因于正負(fù)電荷離子晶體(Ionic(Metallic(Covalent分子晶體(VanderWaalsCCCCC·依靠范德瓦爾斯VanderWaals相互作用(～A/R6VanderWaals結(jié)合不根本改變其中的電子分布。LennardJonesU(LennardJonesU(R)4PauliVander R

6

金屬I,II 離子晶鹵族元素化合物(NaCl,CsCl),II-VI(CdS, 基本單元：離子。一種原子上的價(jià)電子轉(zhuǎn)移到另

種價(jià)電子殼層不滿的原子軌道上，形成正、負(fù)離子結(jié)合力：正負(fù)離子間的靜電庫侖力，馬M能離子對(duì)外殼層 縛很強(qiáng)，很難使它們脫離縛形成能夠自由運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)電電子。導(dǎo)電性能

Uiz

R/

q2 中心場(chǎng)排斥 共價(jià)IV族元素（CSiGeSn C 中子 中子電子顯微鏡，電子離子掃描隧道顯Dueon 。試證六角密堆結(jié)構(gòu)中c

81.633 在面心立方中，晶面指數(shù)(h1h2h3)與密勒指數(shù)(h l存在如下關(guān)系