半导体物理学复习整理

1、半导体物理复习整理电子1402班郑彤杰第一单元1. 电子的共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，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，因此，电子将可以在整个晶体中运动。2. 单电子近似：即假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场的中运动。3. 能带论：用单电子近似法研究晶体中电子状态的理论称为能带论。4. 有效质量：电子受到原子核的周期性势场（这个势场和晶格周期相同）以及其他电子势场综合作用的结果。5. 禁带：能带结构中能量密度为0的能量区间。常用来表示导带价带之间能量密度为0的能量区间。6. 导带：对于被电子部分占满的能带，

2、在外电场的作用下，电子可以从外电场中吸收能量跃迁到未被电子占据的能级去，形成电流，起导电作用。7. 满带: 电子占据了一个能带中的所有状态，称该能带为满带.8. 价带：最上面的一个满带称为价带。9. 杂质缺陷：填隙式杂质、替位式杂质。10. 本征半导体：完全不含缺陷且无晶格缺陷的纯净半导体称为本征半导体。实际半导体不可能绝对的纯净，本征半导体一般是指导电主要由本征激发决定的纯净半导体。11. 本征激发：当有能量大于禁带宽度的光子照射到半导体表面时，满带中的电子吸收这个能量，跃迁到导带产生一个自由电子和自由空穴，这一过程称为本征激发。12. 施主杂质：在半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子

3、并形成正电中心的杂质称为施主杂质。N型半导体：主要依靠导带电子导电的半导体13. 受主杂质：在半导体中电离时，能够释放空穴而产生导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质。P型半导体：主要依靠价带空穴导电的半导体14. 浅能级杂质：在半导体中，能够提供能量靠近导带的电子束缚态或能量接近价带的空穴束缚态的杂质称为浅能级杂质。15. 深能级杂质：在半导体中，能够提供能量接近价带的电子束缚态或能量接近导带的空穴束缚态的杂质称为深能级杂质。16. 两性杂质：在半导体中既起施主作用尤其受主作用的杂质，称为两性杂质。17. 费米能级：费米能级是绝对零度时电子的最高能级。18. 受主能级：被受主杂质所束缚的空

4、穴的能量状态称为受主能级。19. 施主能级：被施主杂质所束缚的电子的能量状态称为施主能级。20. 杂质补偿：施主杂质和受主杂质有互相抵消的作用，通常称为杂质的补偿作用。21. 回旋共振：电子沿磁场方向作匀速运动，在垂直B的平面内作匀速圆周运动。在垂直B的平面内加上一个高频电场，当频率等于回旋频率时，高频电场的能量被电子共振吸收，这称为回旋共振。第二单元1. 载流子复合：电子从高能量的量子态跃迁到低能量的量子态，并向晶格放出一定的能量，从而使导带中的电子和价带中的空穴不断减少的过程称为载流子的复合。2. 热平衡状态：在一定温度下，载流子的产生和复合两个相反的过程之间所建立的动态平衡，称为热平衡状

5、态。3. 热平衡载流子：一定温度下，处于平衡状态下的导电电子和空穴。4. 量子态：晶体中允许存在的能量状态。5. 状态密度g（E）：在能带E附近每单位能量间隔内的量子态数。6. 费米分布函数f（E）：描写热平衡状态下，电子允许的量子态上如何分布的一个统计分布函数。7. 电子亲和能：真空的自由电子能级与导带底能级之间的能量差，也就是把导带底的电子拿出到真空去而变成自由电子所需要的能量。第三单元1. 漂移运动：在外加电压时，导体内部的自由电子受到电场力的作用，沿着电场的反方向定向移动形成电流。电子在电场力作用下的这种运动称为漂移运动。2. 载流子的迁移率：单位电场强度下载流子所获得的平均飘逸速率。

6、3. 载流子的产生率：单位时间内载流子的产生数量。4. 霍尔效应：当有一方向与电流垂直的磁场作用于一有限半导体时，则在半导体的两侧产生一横向电势差，其方向同事垂直于电流和磁场，这种现象称为霍尔效应。第四单元1. 非平衡态：处于热平衡态的半导体，在外界作用下，平衡条件被破坏而处于与平衡态相偏离的状态。2. 非平衡载流子：半导体中比热平衡时所多出的额外载流子。简称非子。一般指非平衡少数载流子。3. 非平衡载流子的寿命：非平衡载流子的平均生存时间4. 多子：指多数载流子，是相对于少子而言的。如在半导体材料中某种载流子占多数，在导电中起主导作用，则称它为多子。5. 少子：指少数载流子，是相对于多子而言

7、的。如在半导体材料中某种载流子占少数，在导电中起次要作用，则称它为少子。6. 非平衡载流子的注入：外界作用使半导体中产生非平衡载流子的过程。7. 小注入条件：当注入半导体材料的非平衡载流子的浓度远小于平衡时多数载流子的浓度时，满足这个条件的注入称为小注入。反之则为大注入。8. 直接复合：电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的复合，称为直接复合。9. 间接复合：电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行的复合方式称为间接复合。10. 陷阱效应：杂质能级积累非平衡载流子的作用，被称为陷阱效应。第五单元1. 突变结：p、n区杂质均匀分布，两侧杂质类型及浓度突然变化。2. 缓变结：从一个区域到

8、另一个区域杂质浓度是逐渐变化的。3. 内建电场：空间电荷区中的正、负电荷产生的电场，其方向由n区指向p区。4. 平衡p-n结：载流子在内建电场作用下，漂移运动和扩散运动相抵时，所达到动态平衡的状态下的p-n结称为平衡p-n结。5. P-n结击穿：反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象。6. 雪崩击穿：雪崩击穿时pn结反向电压增大到一数值时，在反向强电场下的碰撞电离，使载流子倍增就像雪崩一样，增加得多而快。雪崩击穿一般发生在掺杂浓度较低、外加电压又较高的pn结中。7. 隧道（齐纳）击穿：隧道击穿是在强电场作用下，有隧道效应，使大量电子从价带穿过禁带而进入到导带所引起的一种击

9、穿现象。因为最早是由齐纳提出来解释电解质击穿现象的，故叫齐纳击穿。8. 热电击穿：由于热不稳定性引起的击穿，称为热电击穿。9. 隧道p-n结：重掺杂的p区和重掺杂的n区形成的p-n结。10. 扩散长度：非平衡载流子深入样品的平均距离。第六单元1. 功函数：功函数是指真空电子能级E0与半导体的费米能级EF之差。2. 欧姆接触：指金属与半导体的接触，其接触面的电阻远小于半导体本身的电阻，实现的主要措施时在半导体中表面层进行高掺杂或引入大量的复合中心。3. 肖特基势垒：金属与半导体接触时，若二者功函数不同，载流子会在金属与半导体之间流动，稳定时费米能级统一，在半导体表面一层形成表面势垒，是一个高阻区

10、域，称为阻挡层。电子必须跨越的界面处势垒通常称为肖特基势垒。第七单元1. 表面态：晶体的自由表面的存在，是的周期性势场在表面处发生中断，引起附加能级，电子被局域在表面附近，这种电子状态称为表面态，所对应的能级为表面能级。2. 表面密度钉扎：在半导体表面，费米能级的位置由表面态决定，而与半导体掺杂浓度等因素无关的现象。3. 本征表面态：即清洁表面的电子态，表面弛豫和表面重构对表面电子态影响大（没有外来电子）。4. 外诱表面态：表面杂质，吸附原子和其他不完整性产生。5. 空间电荷层：为了屏蔽表面电场的作用，半导体表面所形成由一定宽度的“空间电荷层”或叫“空间电荷区”。6. 表面势：空间电荷层内的电

11、场从表面到体内逐渐减弱直到为零，电势发生相应变化，电势变化迭加在电子的电位能上，使得空间电荷层内的能带发生弯曲，“表面势”就是为了了描述能带玩去的方向和程度而引入的。第八单元1. 同质结：由同一种半导体材料形成的结称之为同质结。2. 异质结：由不同种半导体材料形成的结称之为异质结。3. 反型异质结：导电类型相反的两种不同的半导体材料所形成的结称之为反型异质结。4. 同型异质结：导电类型相同的两种不同的半导体材料所形成的结称之为同型异质结。5. 半导体超晶格：指由交替生长两种半导体材料薄层组成的一维周期性结构，而其薄层厚度的周期小于电子的平均自由程的人造材料。6. 平均自由程：载流子在相邻两次散射过程之间的平均距离。7. 平均自由时间：载流子在两次散射之间经历的平均时间。第九单元1. 热电第一效应塞贝克效应：当两种不同的金属所组成的闭合回路中，当两接触处的温度不同时，回路中会产生一个电势，这就是热电效应。应用：支撑热电偶测