黄昆班-半导体物理基础复习

1、m=9.109 382 15(45)X 1O A(-31) kgKBT=0.026eV (T=300K)h=6.62606896(33 ) X 10 A (-34 ) J sKB=1.3806488(13)X 0A-23J/KChapter 11. 熟悉常见的半导体的三种晶体结构，并理解他们的解离特性并标注闪锌矿结构 ( 如 GaAS 原子坐标。1) 金刚石结构：硅、锗；以共价键结合的正四面体，通过4 个顶角原子又组成4 个正四面体，这样的累积形成了金刚石型结构；由两个面心立方结构套构而成；每个晶胞中的原子个数：8每个原子坐标：(000) ，(?0?),(0?),(?0),(?),(?),(?

2、),(?)近邻原子数或配位数：42) 闪锌矿G aAs 、 InP 、 ZnSe 、 CdTe每个晶胞中的原子个数？8每个原子坐标：(000)As ，(? 0 ?)As, (0 ? ?)As, (? ? 0)As, (? ? ?)Ga, (? ? ?)Ga,( ? ? ?)Ga, ( ? ? ?)Ga近邻原子数或配位数：4( 四面体结构)精选资料，欢迎下载3) 纤锌矿 ( 六方晶系 )GaN 、 ZnO精选资料，欢迎下载纤锌矿结构也由两个密排六方结构套构而成？每个晶胞中的原子个数:12原胞如何？每个原胞中的原子个数每个原胞中的原子坐标:(OOO)Ga ，(1/3 2/3 1/2)Ga, (0

3、0 5/8)N, (1/3 2/3 1/8)N晶格常数a 和 c(对 GaN a=0.3189 nm, c=0.5185 nm)2.计算金刚石和闪锌矿结构的原子体密度（已知：晶胞晶格常数为a=0.5nm ）3.计算半导体 Si 的（ 001 ）、 110 ）和（ 111 ）晶面的原子面密度（晶格常数a=0.543nm ）4. GaN 纤锌矿结构的晶胞和原胞内各分别有多少个原子？闪锌矿结构的极性方向为<001>晶向，纤锌矿结构的极性方向为<0001>5?6. 半导体的解离特性除了与晶面之间的键密度有关，还与成键性质有关7. 晶格缺陷的种类Chapter 2能带导电性：能带

4、中的能态被电子部分占据时，外电场可使电子的运动状态发生改变，从而产生导电性。能带论：电子能量发生变化的结果是电子从一个能态跃迁到另一个能态（满带 :精选资料，欢迎下载不导电，半满带：导电）；禁带宽度或带隙： Eg ；禁带大小将直接影响固体的导电性。能带形成；金属、半导体和绝缘体的能带区别常说晶体中的电子是以一个被调幅的平面波在晶体中传播 布里渊区的重要性在于：周期性介质中的所有布洛赫波或能量可在此空间中 完全确定。能带顶附近的电子总能量小于势能，则意味着动能为负值，也就是曲线曲率为负值，有效质量为负值，似乎不合常理。换句话说：负的有效质量会导致负的动能有效质量的意义：概括了半导体内部势场的作用

5、使得在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及半导体内部势场的作用；推导出的加速度公式中， F 并非电子受力总和。实际情形下，电子在外力作用下运动时，除 F 外，同时还和半导体内部原子、电子相互作用，因此电子的加速度应是半导体内部势场和外电场作用的总和效果。然而，要找出内部势场的具体形式并求出加速度遇到困难，引进有效质量后问题变得简单。点缺陷：空位（受主能级）和缺陷（施主能级）能否用价带顶电子的状态描述空穴？价带中的导电作用常用空穴（ 假想的粒子） 导电描述。1. n 型和 p 型半导体2. 金属中不存在禁带3. 有效质量的大小与 E-K 曲线的曲率有关4. 能带底电子的有效质量为

6、正值、能带顶电子的有效质量为负值5. 空穴的有效质量和荷电性皆为正6. 空穴和电子在 K 空间的漂移方向一致精选资料，欢迎下载7. 直接带隙半导体和间接带隙半导体1. 直接带隙半导体材料就是导带最小值（导带底）和价带最大值在k 空间中同一位置。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴（形成半满能带）只需要吸收能量2?间接带隙半导体材料（如Si、Ge ）导带最小值（导带底）和满带最大值在k 空间中不同位置。形成半满能带不只需要吸收能量，还要改变动量8. 对 GaAs 半导体， Si 是双性掺杂剂9. 电阻率较高的半导体纯度一般比较高10.基于类氢模型计算的杂质波尔半径比起氢原子波尔半径要大得多，其

7、原因是掺杂浓度较低他们是一些离开导带很近的施主杂质和离开价带很近的受主杂质，他们都 是浅能级杂质11.多重杂质能级存在时，第二次电离的能级要比第一次深12.等电子杂质或陷阱可以成为受主，也可以成为施主负电性不一样；等电子杂质本身为电中性；电子束缚态与空穴束缚态；13.位错既可以具有施主，也可以具有受主特性一般晶体因晶格在表面处突然终止，在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未饱和的键，这个键称为悬挂键。悬挂键还有两种可能的 带电状态：释放未成键的电子成为正电中心，这是施主态；接受第二个电子成 为负电中心，这是受主态。它们对应的能级在禁带之中，分别称为施主和受主 能级。14.重掺

8、杂时会使带隙展宽，同时形成带尾杂质和主带中电子相互作用的结果会使靠近带边的电子状态向禁带中散开Chapter 31. 费米能级精选资料，欢迎下载EF平衡电子系统的一个重要参量；系统的化学势EF：热平衡下系统不对外做功，增加一个电子所引起系统的自由能的变化，等于系统的化学势。T 一定，化学势统一，因此热平衡系统下有统一的 EF2. 多子和少子3. 什么是态密度？如何求解？能量 E 附近单位能量间隔内的量子态数，g(E)=dN/dE在 dE 能量间隔内的电子数dn dn=f(E)dN=f(E)g(E)dE g(E) dN/dEf(E) 能量为E 的一个量子态被电子占据的几率态密度依赖于有效质量，有

9、效质量大的带，态密度大态密度有效质量4. 费米分布函数如何表述？费米能级和费米分布概率有什么关系？5. 玻尔兹曼分布函数如何表述？试用分布概率- 能量示意图画出它与费米分布函数的不同？6. 如何从导带和价带有效态密度的大小理解本征费米能级Ei 的偏离？7. 试从浓度的角度分析半导体为什么要进行掺杂？8. 杂质能级与能带中的能级有什么区别？能级相同时它们各自被电子占据的概率有什么区别？精选资料，欢迎下载9?假设室温下半导体的掺杂已完全电离，试用能带图简要画出n 型半导体和 P 型半导体费米能级与各自能级间的位置？10.当用浓度与温度的变化关系测量杂质的电离能时，补偿和非补偿半导体的浓度与 1/T

10、 关系有什么不同？11.半导体或高阻半导体12.宽带隙半导体的p 型掺杂困难的原因可能有哪些？Chapter 41. 漂移与扩散漂移 :j=nqpEj q n n p p E2pq2nq*m *m nq cp精选资料，欢迎下载称为迁移率，常用单位为（cm 2/V s ）2. 霍尔效应EyrHj xBz104（肮熄（息静mV方向上稳定时的动量平衡方程peE y peB zVdx 叫霍尔效应稳态时：沿 y 方向的电流为零，即有Vdy =O, 代入 y 方向上的动量方程，对p 型样品和n 型样品分别得到：EyBzVdx又: jnq dEy1 . j xBzpqEyi . j: xBznq于是，可得霍尔系数 H 为:1 Hpq精选资料，欢迎下载1Hnqa）根据 VHI RrH x z ，可求的 g,从而得到载流子浓度IxBzIxBzqdVqdVHH3. P 型半导体的霍尔效应从低温至室温时出现了符号相反的现象是由于半导体出现导电类型的变化，即P 型半导体变成了n 型半导体2 2rH1 p pn nq ( p p2n n )设 b=n/ p, 贝 U：1 p nb 2 q (p nb )2如果计入载流子速度的统计分布，则:nb22H1 p nb 2 q (pH 1 Pr q (p nb )Hnb)2对于 p 型半导体 :?温度较低时 （空穴多、电子少2),