2022年固体物理与半导体知识点归纳整理2

1、精选学习资料 - - - 欢迎下载固体物理与半导体物理符号定义：ec 导带底的能量ev 导带底的能量nc 导带的有效状态密度nv 价带的有效状态密度n0 导带的电子浓度p0 价带的电子浓度ni 本征载流子浓度eg=ec ev 禁带宽度ei 本征费米能级ef 费米能级en f 电子准费米能级epf 空穴准费米能级nd 施主浓度na 受主浓度nd 施主能级上的电子浓度pa 受主能级上的空穴浓度ed 施主能级ea 受主能级n+-d 电离施主浓度p a 电离受主浓度半导体基本概念：满带：整个能带中全部能态都被电子填满；空带：整个能带中完全没有电子填充； 如有电子由于某种缘由进入空带,也具有导电性,所以

2、空带也称导带；导带：整个能带中只有部分能态被电子填充；价带：由价电子能级分裂而成的能带；绝缘体.半导体的价带为满带；禁带：能带之间的能量间隙,没有答应的电子能态；1.什么为布拉菲格子 .答：假如晶体由一种原子组成, 且基元中仅包含一个原子, 就形成的晶格叫做布拉菲格子；2.布拉菲格子与晶体结构之间的关系.答：布拉菲格子基元晶体结构；3.什么为复式格子 .复式格子为怎么构成 .答：复式格子为基元含有两个或两个以上原子的晶格可为同类.异类 ；复式格子由两个或多个相同的布拉菲格子以确定的方位套购而成；4.厡胞和晶胞为怎样选取的.它们各自有什么特点 .答：厡胞选取方法：体积最小的周期性 以基矢为棱边围

3、成 的平行六面体 、选取方法不唯独, 但它们体积相等,都为最小的重复单元；特点：1只考虑周期性, 体积最小的重复单元； 2格点在顶角上, 内部和面上没有格点；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载3每个原胞只含一个格点； 4体积：a1. a 2a3 ；5原胞反映了晶格的周期性,各原胞精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载中等价点的物理量相同；晶胞选取方法：考虑到晶格的重复性,而且仍要考虑晶体的对称性,选取晶格重复单元； 特点： 1既考虑了周期性又考虑了对称性所选取的重复单元； 体积不肯定最小 ； 2体心或面心上可能有格点；3包含格点不止一个； 4基矢用 a , b , c 表示

4、；5.如何在复式格子中找到布拉菲格子.复式格子为如何选取厡胞和晶胞的.答：复式格子中找到布拉菲格子方法：将四周相同的原子找出；6.金刚石结构为怎样构成的.答：两个由碳原子组成的面心立方沿立方体体对角线位移1/4 套购而成；7.氯化钠.氯化铯的布拉菲格子为什么结构.答：氯化钠布拉菲格子为面心立方；氯化铯的布拉菲格子为简洁立方；8.密积累有几种密积结构.它们为布拉菲格子仍为复式格子.答：密积累有两种密积结构；密积六方为复式格子,密积立方为布拉菲格子；9.8 种独立的基本对称操作为什么.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答： 8 种独立的基本对称操作：c1.c2.c3.c4.c6.i.s

5、4精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载10.7 大晶系为什么 .答： 7 大晶系为：立方.四方.六方.三方.正交.单斜.三斜；11.怎样确定晶列指数和晶面指数.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答：晶列指数确定：以某个格点为原点,以a.b .c 为厡胞的 3 个基矢.就晶格中任一精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载各点的位矢可以表示为：rlm an bp c ,将m .n .p化为互质的整数m.n.p,求的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载晶列指数 m n p ,晶列指数可正.可负.可为零；晶面指数确定：

6、 1找出晶面在三基矢方向的截距； 2化截距的倒数之比为互质整数之比； 3h1h2 h3晶面指数；12.通过原点的晶面如何求出其晶面指数.答：晶面指数为指格点分布在一系列相互平行的平面上晶面,故将原点的晶面沿法线方向平移一段距离,找出晶面在三基矢方向的截距,化截距的倒数之比为互质整数之比,h1h2h3晶面指数；13.晶面指数与晶面在三坐标轴上的截距之间的关系.答：倒数关系；14.倒格子的定义 .正倒格子之间的关系 .答：倒格子的定义：周期分布点子所组成的格子,描述晶体结构周期性的另一种类型的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载格子；倒格子基矢的定义：设晶格正格子 厡胞的基矢为 a1.a

7、2.a 3 ,就对应的倒格子厡胞基矢精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载为 b1.b2.b3 ；就 bi .aj2ij2当ij0 当ij精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载正倒格子之间的关系：1原胞体积之间的关系*23 /；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载2倒格矢与一族平行晶面之间的关系；3正格矢与倒格矢的点积为2 的整数倍；4正倒格子互为傅里叶变换；15.一维单原子晶格的色散关系.色散关系周期性的物理意义.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答：一维单原子晶格的色散关系：maxsin 12qa色散关系周

8、期性的物理意义：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载maxsin 1 qa2的一个基本周期为/ aq/ a ,那么周期之外的点q'可以用基本周期精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载在内的一个点 q 来等效即为： qq2n an1,2.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载16.一维双原子晶格的色散关系.答：一维双原子色散关系：2 mmm mm 2m22mm cos2qa精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载17.同

9、一厡胞内两种原子有什么振动特点.答：同一厡胞内两种原子振动特点：1声学波的振动：同一原胞内相邻的两种原子倾向于沿同一方向振动；长波极限：原胞中两种原子的位相.振幅完全一样,长声学波反映的为原胞质心的振动；短波极限：轻原子不振动,重原子振动；2光学波的振动：同一原胞内相邻的两种原子作反方向振动；长波极限：原胞内不同原子振动位相相反,长光学波反映的为原胞质心不动；短波极限：重原子不振动,轻原子振动；18.晶格振动的格波数.格波支数及总格波数为如何确定的.答：波矢数 q 的取值数 原胞数 n；格波支数原胞内原子的自由度数3n ；总格波数晶体内原子的总自由度数3nn；19.声子这个概念为怎样引出的.它

10、为怎样描述晶格振动的 .答：声子概念由来：独立的简谐振子的振动来表述格波的独立模式；声子描述晶格振动：1声子为能量携带者,一个声子具有能量为l ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载(2) l 中的 l 从 13nn, l 不同表示不同种类的声子,共有3nn 种声子；(3) nl 为声子数,说明能量为l 的声子有 nl 个；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载4频率为l 的格波能量变化了 nll ,这一过程产生了nl 个能量为l 的声子；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载5声子为玻色子,遵循玻色统计；nl1e/ k

11、bt1精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载20.驻波边界条件与行波边界条件下的状态密度分别怎么表示.答：驻波边界条件状态密度：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载一维： 1l二维： 2l三维： 3l精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载行波边界条件状态密度：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载一维： 2 1l二维： 2 2l三维： 2 3l精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载21.一维.二维.三维晶格的能级密度如何求出.答：一维晶格的能级密度：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载驻波：2 l1 dk / de行波：2 2l 1 dk /

12、 de其中： e2 k 22m精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载二维晶格的能级密度：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载驻波：2 2l2kdk / de行波：2 2 2l2 kdk / de精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载三维晶格的能级密度：精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载驻波：2 3l4k 2 dk/de 行波：2 2 3l4 k 2dk/de精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载22.在什么情形下电子的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答：在 ee fk b t电子的费米统计可用玻尔兹曼分

13、布来描述；在efek bt 空穴精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述；23.布洛赫定理的内容为什么.答：布洛赫定理的内容：在周期性势场中运动的电的波函数子为布洛赫波函数,等于周精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载期性函数u k r 与自由平面波因子相乘,即k r uk r expik.r 、 uk r u k rr e 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载布洛赫波函数函数的周期性与势场周期性相同；ux表示电子在原胞中的运动；eik .r电子在精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载

14、晶体中共有化运动；24.禁带显现的位置和禁带宽度与什么有关.答：禁带显现的位置与晶体结构有关；禁带宽度与周期势场有关；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载25.每个能带能容纳的电子数与什么有关.答：每个能带能容纳的电子数为2n,与厡胞数有关；26.如何运用紧束缚近似出的能量公式.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答：紧束缚近似出的能量公式：ee0exp k.m m精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载k找出近邻原子的个数m,以某一个原子为原点,求出矢量,带入能量公式便可得到晶体中电子的能量； 27.布洛赫电子的速度和有效质量公式.精品学习资料精选学习资料 - -

15、- 欢迎下载答：布洛赫电子的速度公式：v1e k 一维情形下：v1e ；有效质量公式：k精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载一维： m* 11 2 e2kx三维：m*1 i 、 j12 e2kik ji 、 jx、 y、 z精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载28.有效质量为负值的含义.答：有效质量为负值的含义：有效质量概括了晶体内部势场的作用,外力作用不足以补偿内部势场的作用时,电子的真实动量为下降的；29.绝缘体.半导体.导体的能带结构即电子填充情形有什么不同呢.答：电子填充情形及能带结构不同：绝缘体最高能带电子填满,导体最

16、高能带电子未填满,半导体最高能带电子填满能带；导体中肯定存在电子未填满的带,绝缘体.半导体的能 带只有满带和空带；绝缘体的能带与价带相互独立,禁带较宽；半导体能带与价带相互独立,禁带较窄,一般在2ev 以下；导体价电子为奇数的金属,导带为半满的,价电子为偶数的碱土金属,能带交迭,禁带消逝； 31.空穴的定义和性质；答：空穴定义：满带 价带中的空状态；性质：空穴具有正有效质量,空穴具有正电荷, 空穴的速度等于该状态有电子时其电子的速度,空穴的能量为向下增加的, 位于满带顶邻近；32.半导体呈本征型的条件.答：半导体呈本征型的条件：高纯.无缺陷的半导体或在高温时的杂质半导体；33.什么为非简并半导

17、体 .什么为简并半导体 .答：非简并半导体：听从玻尔兹曼分布的半导体；简并半导体：听从费米分布的半导体；34.n 型和 p 型半导体在平稳状态下的载流子浓度公式.精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载答：载流子浓度公式：n0n c expcef p0nvexpefev 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载ek btk b t精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载热平稳状态下的非简并半导体的判据式：n0p0=n2i35.非简并半导体的费米能级随温度和杂质浓度的变化.d0答：争论 n 型半导体：电中性条件：n0=n+ +p1低温弱电离区：d电中性条件： n0=n+精品学习

18、资料精选学习资料 - - - 欢迎下载eecedf2 k b t ln 2n d 2 nc精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载在温度 t 肯定范畴内, ef 随温度增大而增大,当温度上升到nc=nd/2e-3/2=0.11nd 时,ef 随温度增大而减小；2强电离区 饱和电离区 ： 电中性条件： n0=nd精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载efeck b t lnn d 在温度 t 肯定时, nd 越n c精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载大,ef 就越向导带方向靠近,而在nd 肯定时,温度越高, ef 就越向本征费米能级ei 方向靠近；3高温电离区：电中性条

19、件：n0=nd +p0ei =ef呈本征态 36.半导体在室温下全部电离下的电中性条件.答： n 型： n0=nd ；p 型： p0=na37.由于简并半导体形成的杂质能带,能带结构有什么变化呢.答：杂质电离能变小,禁带宽度变窄；38.散射的缘由为什么 .答：散射的缘由：周期势场遭到破坏；原子的热振动；杂质原子和缺陷的存在39.载流子的迁移率和电导率的公式.qnqp精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载m答：迁移率公式： 电子n*n空穴p*mp精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载电导率的公式： n 型半导体nnqnp 型半导体：p

20、pqp精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载电子.空穴点同时导电nqnpqp本征半导体ini q np 精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载40.什么为准费米能级 .答：准费米能级为导带和价带的局部费米能级；统一的费米能级为热平稳状态的标志；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载41.多子的准费米能级偏离平稳费米能级与少子的偏离有什么不同.答：多数载流子的准费米能级偏离平稳费米能级不多,少数载流子的准费米能级偏离平稳费米能级显著；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载42.爱因斯坦关系式 .答：爱因斯坦关系式：d

21、nnk btqd pk btpq精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载43.什么为 p n 结的空间电荷区 .自建场为怎样建立起来的 .答： pn 结的空间电荷区：在n 型区和 p 型交界面的两侧形成了带正.负电荷的区域；自建场：空间电荷区中的正负电荷形成电场,电场方向由n 区指向 p 区；44.雪崩击穿和隧道击穿的机理；答：雪崩击穿的机理：碰撞电离使载流子浓度急剧增加的效应导致载流子倍增效应,使势垒区单位时间内产生大量载流子,致使反向电流速度增大,从而发生p-n 结击穿；雪崩击穿除与电场有关,仍与势垒区宽度有关；一般掺杂以雪崩击穿为主；隧道击穿的机理：当电场 e 大到或隧道长度短到肯

22、定程度时,将使 p 区价带中大量的电子通过隧道效应穿过势垒到达 n 区导带中去,使反向电流急剧增大,于为 p-n 结发生隧道击穿；隧道击穿主要取决于外场；重掺杂以隧道击穿为主；45.平稳 pn 结和非平稳 pn 结的能带图46.什么为功函数 .什么为电子亲和能 .答：功函数：电子从费米能级到真空能级所需的最小能量电子亲和能：半导体导带底的精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载电子逸出体外所需要的最低能量,即xe 0ec ；精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载47.金属半导体接触的四种类型.答精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载wmwsn 型p 型阻挡层反阻挡层精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载wmws反阻挡层阻挡层精品学习资料精选学习资料 - - - 欢迎下载48.金属半导体整流接触特性的定性说明.答：金半接触的整流作用：无外场：半 -金电子 =金-半电子,阻挡层无净电流；正偏：金