半导体的基本能带结构知识分享

半导体的基本能带结构精选资料第七章半导体电子论半导体资料——一种特其他固体资料固体能带理论的发展——半导体的研究起到了推动作用半导体资料与技术的应用发展——固体物理研究的深度与广度产生了推动作用电子的运动是多样化的半导体资料性质与杂质、光照、温度和压力等要素有亲密关系半导体物理的研究仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢2精选资料——进一步揭穿资猜中电子各种形式的运动——说明电子运动的规律07_01半导体的基本能带结构——一般温度下，热激发使价带顶部有少许的空穴导带底部有少许的电子电子和空穴是载流子——决定了半导体导电能力半导体的带隙仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢3精选资料本征光吸取——光照将价带中的电子激发到导带中形成电子—空穴对光子能量知足长波极限02

2cEgcEg仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢4精选资料——本征吸取边，发生本征光吸取的最大光的波长2本征边周边光的跃迁1)竖直跃迁——直接带隙半导体仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢5——电子吸取光子从价带顶跃迁到导带底状态精选资料Egkk知足能量守恒知足准动量守恒光子的波矢准动量守恒的选择定章仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢6精选资料——跃迁的过程中，电子的波矢可以看作是不变的——电子初态和末态几乎在一条竖直线上价带顶和导带底处于k空间的同一点——称为竖直跃迁——直接带隙半导体2)非竖直跃迁——间接带隙半导体——电子吸取光子从价带顶跃迁到导带底状态且过程知足能量守恒仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢7精选资料——电子吸取光子的同时伴随吸取或发出一个声子能量守恒Ek仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢8精选资料声子的能量能量守恒动量守恒

——忽略不计EkEkk'kq——声子的准动量与电子的相差不多——不计光子的动量仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢9精选资料——非竖直跃迁过程中——光子供给电子跃迁所需的能量——声子供给电子跃迁所需的动量迁小得多——间接带隙半导体零带隙半导体——带隙宽度为零仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢10

Ekk'kq非竖直跃迁——二级过程，发生几率比起竖直跃精选资料本征光吸取带隙宽度的丈量电导率随温度的变化电子－空穴对复合发光本征光吸取的逆过程——导带底部的电子跃迁到价带顶部的空能级发出能量约为带隙宽度的光子3带边有效质量半导体基本参数之一——导带底周边电子的有效质量价带顶周边空穴的有效质量将电子能量按极值波矢睁开仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢11精选资料Ek( )Ek( )Ek( )](kkk00)k[012i31[2kiEk( )](k0ikki0i)2在极值处，能量拥有极值电子能量仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢12精选资料01E2Ek( )Ek( )22(k)(kk)x2k0xx0x12(kE)(kkk)22y2y0y0y仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢13精选资料12(kE)(kkk)2z20zz0z2Ek( )Ek( )012[(2kE2)(k0xkkx0x)2(2kEy2)(k0ykyk0y)2(2kEz2)(k0zkkz0z)]2x仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢14精选资料有效质量222E(k)E(k0)2m*(kxk0x)22m*y(kyk0y)22m*z(kzk0z)2x仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢15精选资料有效质量的计算——微扰法eikru(r)晶体中电子的波函数——布洛赫波nknk仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢16精选资料布洛赫波知足

[(r2m动量算符作用于布洛赫函数V仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢17精选资料(pV(r)kp)unkn2(r)[E(k)2k2]unk(r)2mm2m——方程的解为晶格周期性函数求解方程&利用周期性函数解的条件获得电子的所有能量微扰法的思想若是已知处的解仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢18精选资料布里渊区其余任一点的解可以用来表示p)kp]u(r)[E(k)2k22]u(r)nknnk[V(r2mm2m布里渊区中心的情况已知晶体中电子在的所有状态和仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢19精选资料p2)]u(r)E(0)u(r)n0nn0知足的方程[V(r2m用微扰法求周边的[p2V(r)kp]u(r)[E(k)nkn2k2]unk(r)2mm2m——周期性场中电子的哈密顿函数和波函数仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢20精选资料——微扰项标志为零级波函数——假设能带是非简并状况仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢21精选资料[V(r)kp]unk(r)[En(k)2k2]unk(r)p22mm2m能量一级修正——由于仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢22精选资料——为的一次项能量二级修正仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢23精选资料nn22m22inE(k)E(0)2mkn0Ep(n0'0)nE'0n'(p0)n0kkjjiijn'2k22npn0i'0n'0pnj0Ekn( )En(0)2mm2ijn'En(0)En'(0)kkij选择为主轴方向仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢24精选资料Ekn( )En(0)2k222npn0Ein(0)'0nE'0n'(0)pni0ki22mmin'比较有效质量

112npn0i'0npn'0i0mi*mm2n'En(0)En'(0)112n0pin'0n'0pin0有效质量*mm2n'En(0)En'(0)mi仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢25精选资料诸多的中若是存在一个态——不为零——很小将起主要作用——导带（布里渊区中心）点周边的有效质量——主要作用是价带____导带底与价带顶能量差最小——只保留起主要作用的一项，分母能量差是带隙宽度——带隙宽度越小，有效质量越小几种半导体资料的带隙宽度与有效质量仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢26精选资料GaAs1.5eV0.07m21InP1.3eV0.07m19GaSb0.8eV0.04m17InAs0.46eV0.02m23InSb0.26eV0.013m20仅供学习与交流，若有侵权请联系网站删除感谢27精选资料的状况使总是沿着对称轴的方向（111等）——有效质量经常是各向异性的——沿着对称轴方向的有效质量称为纵有效质量——垂直于对称轴方向的