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半导体物理期末速通复习(一)-半导体中的电子状态

作者:李子一个爱学习发布时间:2024-11-05

食用说明:本速通复习仅供参考,有问题可以与up主联系。本速通复习以刘恩科版《半导体物理学(第8版)》为主线进行编写。

一、名词解释

  1. 电子的共有化运动原子之间互相靠近时,由于电子壳层交叠,电子不再完全局限在某一个原子上,可以由一个原子转移到相邻的原子上去,因而电子可以在整个晶体中运动,这种运动就是电子的共有化运动。

  2. 能带:N个原子互相靠近结合成晶体后,每个电子都受到周围原子势场的作用,每个N度简并的能级都分裂成N个彼此相距很近的能级,这N个能级组成一个能带。能带也是电子在周期场中运动,能量不连续的结果(准连续)。

  3. 允带:能级分裂产生的每一个能带,即允许电子存在的能量范围,称为允带。允带包括满带,空带,价带,导带等。

  4. 禁带:不允许电子存在的能量范围。

  5. 满带:所有能量状态都被电子占满的允带。

  6. 半满带:部分能量状态被电子占据的允带。

  7. 导带:电子未完全占满的能带,可以起到导电作用。

  8. 价带:价电子占据的能带(低温下通常被价电子占满)

  9. 本征激发:共价键上的电子被激发脱离共价键,在晶体中自由运动,成为准自由电子,也即价带电子吸收能量被激发称为导带电子的过程。

  10. 空穴:对于半导体而言,本征激发后价带中的电子在外电场作用下也可以导电,这种导电可以等效为价带中把这些空的能量状态看作带正电荷的准粒子参与导电,这种正电荷的准粒子就叫做空穴。空穴不仅带有正电荷,还有正的有效质量

  11. 有效质量:由于晶体中的电子还受到内部势场的作用,故需要用一个新的质量代替电子真正质量而将内部势场考虑进来,这个新的质量就是有效质量。引入有效质量的意义在于,它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时,能够不涉及半导体内部势场的作用而直接使用牛顿第二定律。有效质量可正可负,有时为无穷大。(可适当精简,重点在考虑了内部势场的等效质量这个思想)

  12. 载流子:能够荷载电流的粒子。对于金属而言是电子,对于半导体而言是电子和空穴。

  13. 本征半导体:纯净无杂质、结构无缺陷的半导体。

  14. 等能面:E(k)为某一定值时,对应于许多组不同的(kx,ky,kz),将这些组不同的(kx,ky,kz)连接起来构成一个封闭面,在这个面上的能值均为等值,这个面称为等能量面,简称等能面。

  15. 回旋共振:测定电子有效质量的一种方法,以便推导出半导体的能带结构。

二、重点计算

  1. 有效质量的计算

    特别提醒!空穴有效质量为正,导带底有效质量为正,价带顶有效质量为负。

  2. 电子的平均速度

  3. 回旋共振的结果推断(课后题3、4)

三、其他应会知识点

  1. 金刚石型结构特点和闪锌矿型结构特点,以及原子密度的数量级(E22/立方厘米)。

  2. 单电子近似的概念。

  3. .

  4. 导体半导体绝缘体的导电机制解释。

  5. 本征半导体的导电机制:价带上的空穴、导带上的电子。

  6. 有效质量的意义(见名词解释部分)。

  7. 硅和锗的能带结构,以及他们的间隙半导体特性。

  8. Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体能带结构,以及他们直接半导体的特性。




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