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1、m0=9. 109 382 15 (45 ) 10 (-31 )千克KBT=0.026eV (T=300K )h=6.62606896(33)10(-34)JsKB=1.3806488(13)10-23J/KChapter 11 .精通常見半導(dǎo)體的三種晶體結(jié)構(gòu),了解他們的解離特性,并顯示閃鋅礦結(jié)構(gòu)(如GaAs )的原子坐標(biāo)。1 )金剛石結(jié)構(gòu):硅、鍺; 共價鍵結(jié)合的正四面體,通過4個頂角原子構(gòu)成4個正四面體,這種累積形成了金剛石型結(jié)構(gòu)由兩個面心立方結(jié)構(gòu)的套管組成每單位晶格原子數(shù): 8各原子坐標(biāo): (000 )、(0)、(0)、(0)、(0)、()、()、()、()鄰近原子數(shù)或配位數(shù): 42 )閃
2、鋅礦GaAs、InP、ZnSe、CdTe每單位晶格的原子數(shù)是多少? 8每個原子坐標(biāo): (000)As、(0 )As、(0 )As、(0 )As、() Ga、() Ga、() Ga鄰近原子數(shù)或配位數(shù):4(四面體結(jié)構(gòu))3 )纖鋅礦(六方晶系)GaN、ZnO鋅礦結(jié)構(gòu)也由兩個密列六方結(jié)構(gòu)的組合構(gòu)成嗎? 每單位晶格原子數(shù): 12原細(xì)胞怎么樣?每原細(xì)胞的原子數(shù)是多少?每個原子的原子坐標(biāo):(000 )正常工作,(1/32/31/2 )正常工作,(0 0 5/8)N,(1/3 2/3 1/8)N晶格常數(shù)a和c (對GaN,a=0.3189 nm,c=0.5185 nm )2、計算金剛石和閃鋅礦結(jié)構(gòu)的原子密度(
3、已知:單位晶格常數(shù)為a=0.5nm )。3 .計算半導(dǎo)體Si的(001 )、(110 )和(111 )晶面的原子面密度(晶格常數(shù)a=0.543nm )4. GaN鋅礦結(jié)構(gòu)的單位晶格和原細(xì)胞內(nèi)各有幾個原子?5 .閃鋅礦結(jié)構(gòu)的極性方向為001結(jié)晶方向,鋅礦結(jié)構(gòu)的極性方向為00016 .半導(dǎo)體的解離特性不僅與晶面間的耦合密度有關(guān),而且與耦合性有關(guān)7 .晶格缺陷的種類Chapter 2l波段導(dǎo)電性:波段中的能量狀態(tài)被電子部分占據(jù)時,外電場會使電子的運動狀態(tài)發(fā)生變化,產(chǎn)生導(dǎo)電性。l波段理論:電子能量變化的結(jié)果,電子從一種能量狀態(tài)遷移到另一種能量狀態(tài)(全波段:非導(dǎo)電,半波段:導(dǎo)電)。 禁帶寬度或帶隙: E
4、g; 禁帶的大小直接影響固體的導(dǎo)電性。l波段形成; 金屬、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶區(qū)別據(jù)說l結(jié)晶中的電子通過振幅調(diào)制的平面波在結(jié)晶中傳播l -布里淵區(qū)的重要性在于,周期性介質(zhì)中的所有布洛芬或能量都可以在這個空間完全確定。l波段頂部附近的電子總能量小于勢能意味著動能為負(fù)值,即曲線曲率為負(fù)值,有效質(zhì)量為負(fù)值,似乎不合乎常識。 換句話說,負(fù)的有效質(zhì)量會引起負(fù)的動能l有效質(zhì)量的意義:總結(jié)半導(dǎo)體內(nèi)勢場的作用,在解決半導(dǎo)體中電子在外力作用下的運動規(guī)律時,在不涉及半導(dǎo)體內(nèi)勢場作用的導(dǎo)出的加速度公式中,f不是電子受力的總和。 實際上,電子通過外力運動時,除了f以外,還與半導(dǎo)體內(nèi)部的原子、電子相互作用,因此電子的加
5、速度是半導(dǎo)體內(nèi)部電勢場和外部電場作用的合計效果。 但是,找到內(nèi)部勢場的具體形狀求加速度很困難,導(dǎo)入有效的質(zhì)量,問題就變得簡單了。l點缺陷:空穴(受主能級)和缺陷(施主能級)可以用價帶的頂電子的狀態(tài)描述空穴嗎? 價電子帶中的導(dǎo)電作用經(jīng)常使用空穴(虛擬粒子)導(dǎo)電描述。1. n型和p型半導(dǎo)體2 .金屬不存在禁帶3 .有效質(zhì)量的大小與E-K曲線的曲率有關(guān)4 .帶底電子的有效質(zhì)量為正值,帶頂電子的有效質(zhì)量為負(fù)值5 .大廳的有效質(zhì)量和帶電性都是正的6 .空穴和電子在k空間中的漂移方向一致7 .直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體1 .直接帶隙半導(dǎo)體材料的傳導(dǎo)帶的最小值(傳導(dǎo)帶的底部)和價電子帶的最大值在k空間中
6、是相同的位置。 為了使電子移動到導(dǎo)帶產(chǎn)生導(dǎo)電性電子和空穴(形成半全帶),只要吸收能量就可以了2 .間接帶隙半導(dǎo)體材料(Si、Ge等)的傳導(dǎo)帶的最小值(傳導(dǎo)帶的底部)和滿帶的最大值處于k空間中不同的位置。 形成半全波段不僅要吸收能量,還需要改變運動量相對于GaAs半導(dǎo)體,Si是兩性摻雜劑9 .電阻率高的半導(dǎo)體純度一般較高10 .根據(jù)氫系模型計算的雜質(zhì)極半徑比氫原子極半徑大得多,其原因是摻雜濃度低他們是離導(dǎo)帶近的施主雜質(zhì)和離價帶近的受主雜質(zhì),他們都是淺能級雜質(zhì)11 .當(dāng)存在多重雜質(zhì)的能級時,第二電離的能級比第一電離的能級深12 .等電子雜質(zhì)和陷阱可以成為受主,也可以成為施主負(fù)不同等電子雜質(zhì)自身為電
7、中性的電子約束狀態(tài)和空穴約束狀態(tài)13 .重排也可以具有施主和受主兩種特性一般的結(jié)晶,因為晶格在表面突然停止,所以表面最外層的每個原子都有未配對的電子,即不飽和鍵,這種鍵稱為懸掛鍵。 在懸掛耦合中,發(fā)射未耦合的電子成為正中心,接受兩個可能的帶電狀態(tài)它是施主狀態(tài)的第二個電子成為負(fù)中心,這是受主狀態(tài)。 這些對應(yīng)的能級在禁帶中分別被稱為施主和受主能級。14 .重?fù)诫s會擴大帶隙,同時形成帶端雜質(zhì)與主帶中電子的相互作用的結(jié)果,靠近帶端的電子狀態(tài)向禁帶擴散Chapter 31 .費米能級ef-平衡電子系統(tǒng)的重要參數(shù)系統(tǒng)化學(xué)勢EF :熱平衡下系統(tǒng)不工作于外部,增加一個電子對系統(tǒng)自由能的變化等于系統(tǒng)的化學(xué)勢。
8、因為t是一定的,化學(xué)勢統(tǒng)一,所以在熱平衡系統(tǒng)中EF是統(tǒng)一的2 .多子和少年3 .什么是狀態(tài)密度? 如何解開?能量e附近單位能量間隔內(nèi)的量化狀態(tài)數(shù),g(E)=dN/dEdE能量間隔內(nèi)的電子數(shù)dndn=f(E)dN=f(E)g(E)dEg(E)dN/dEf(E)的能量e的量化狀態(tài)占電子的概率狀態(tài)密度取決于有效質(zhì)量,有效質(zhì)量大的頻帶,狀態(tài)密度大狀態(tài)密度有效質(zhì)量4 .費米分布函數(shù)是如何表現(xiàn)的? 費米能級和費米分布概率有什么關(guān)系?5 .玻爾茲曼分布函數(shù)是如何表現(xiàn)的? 試用分布概率能量的圖像顯示了和費米分布函數(shù)的差異嗎?6 .如何從導(dǎo)帶和價帶的有效狀態(tài)密度的大小理解本征費米能級Ei的偏差?7 .為什么你打
9、算從濃度的角度分析半導(dǎo)體?8 .雜質(zhì)的能級和能帶的能級有什么區(qū)別?如果能級相同,各自被電子占據(jù)的概率有什么區(qū)別?9 .假設(shè)在室溫下半導(dǎo)體的摻雜完全電離,用能帶圖簡單地描繪了n型半導(dǎo)體和p型半導(dǎo)體的費米能級和各個能級之間的位置10 .當(dāng)根據(jù)濃度和溫度變化的關(guān)系測量雜質(zhì)的電能時,補償和非補償半導(dǎo)體的濃度和1/T的關(guān)系有什么不同?11 .半導(dǎo)體或高電阻半導(dǎo)體12 .寬帶隙半導(dǎo)體的p型摻雜困難的原因是什么?Chapter 41 .漂移和擴散漂移:m稱為遷移率,一般單位為(cm2/Vs )2 .霍爾效應(yīng)在y方向上穩(wěn)定的動量平衡方程式霍爾效應(yīng)穩(wěn)定時:沿y方向的電流為零,即vdy=0,代入y方向的運動量方程式,分別得到p型樣品和n型樣品此外:于是霍爾系數(shù)rH如下所示3.
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