半导体物理北交经典课件考研必备-第四章

1、半导体电磁场中的载流子运动，第4章，载流子漂移运动和迁移率，移动率和电导率随温度和杂质浓度的变化而变化，载流子散射，高电场效应，霍尔效应，磁阻效应，4.1载流子漂移运动和迁移率，1，漂移运动和迁移率，漂移运动：由电场力引起的载波运动。漂移速度：载波方向运动的速度。第二，欧姆定律，金属：-电子，半导体：-电子，孔，微分形式，电流密度J(A/m2)3360通过垂直于电流方向的单位面积的电流。e是在电流I:单位时间内通过与电流方向垂直的特定区域的电场强度。第三，Vdn和Vdp分别是电导率的表达式，即电子和腔的平均漂移速度。以圆柱n型半导体为例，分析半导体的电导现象，ds表示从a垂直于电流的小面积元素

2、，小柱的高值，Vdndt，dt时间内通过ds的截面电荷，即a，VD NDT，b，ds，vdn。其中n是电子浓度，q是电子电荷，电子漂移的电流密度Jn，当电场不太强时，漂移电流是欧姆定律，即，其中是材料的电导率，E是常数E，J，Vdn，因为电子有负电，Vdn通常与e相反，习惯移动率为正，即电导率与移动率的关系，单位场强下电子的平均漂移率，在公点情况下，n和p分别为电子和公点移动率，cm2V-1s-1单位，n型半导体： 载波散射：载流量在半导体中运动的同时，持续地与热振动晶格原始或电离杂质离子碰撞，波的概念，即电磁波在半导体中传播时散射。、e、散射概率P :个单位时间内由一个载体散射的次数。诗：N

3、0为t=0时未散射的电子数，平均自由时间：其中2。移动速率和电导率与平均自由时间的关系，Y，z，x，111，y，x，z，电导有效质量图推导，z-111 能量谷电子在电场Ez方向形成的电流密度：低温，掺杂浓度高，电离杂质在周围地区形成库仑场，-，一个晶体中有一个或多个具有相同q的栅格波，其数量取决于晶体细胞中的原子数量。如果细胞中有原子，则等于每q三个晶格波。细胞中有两个原子，每个q上有6个晶格。，-波的传递方向与原子的振动方向相同，水平，垂直，光波，声波，垂直，水平，长波，a，q， 值、磁带、Eg、纵声波原子密度变化 Eg变化额外潜力变形潜力，纵声波的散射概率Ps与温度的关系如下：(3)光波的

4、散射，横波，纵波，“平衡”，“平衡”，“时”，“，”，“振动方向”，“振动方向”，“1，2，3，4”，离子晶体：主要是垂直光波散射。低温下主要电离杂质的散射；主要在高温下晶格散射。4.3迁移率和电导率是温度和杂质浓度的变化，一，迁移率与温度和杂质浓度的关系，一。其他散射机制的表达，纵声波：电离杂质的散射，2。实际材料的表示法， GaAs， si，ge，3。的影响因素；(1)温度的影响；低温主要是电离杂质的散射；t，；主要在高温下晶格散射，t ，T，T3/2，T -3/2，沿温度的迁移率，(2)杂质浓度Ni的影响，Ni 1017/cm3， ni随着增加而减少。ni，1017/cm3， s，迁移率

5、与杂质浓度的关系，(3) m*的影响，Mn * p，ge: Mn和ND的关系(t常数)，nd 1017/cm3，no=nD ND和t的关系(ND常数)，(1)此特性，t，ni，I，tIII， 在没有载波、晶格振动散射、能量交换、电场的情况下，在：载波和晶格散射时吸收或释放声子，交换晶格、动量和能量，最终达到热平衡，电流子的平均能量与晶格相同，两者达到相同的温度。 强电场中的散射理论是，存在电场时，载波(电流表)从电场中获取能量，然后以声子(声子)的形式传递晶格。，单位时间内电流子的平均能量变化为d/dt:(能量)，单位时间电流子从电场中获取的能量等于网格中给定的能量。 e:电在E:电场，电流子

6、的平均能量热平衡状态下，载流量和晶格系统不再处于热平衡状态。载流量温度Te，晶格温度Tl，如果电场不太强：载波，声波散射，电场进一步增强后：载波，光波声子发射，载波获得的能量大部分消失，平均漂移速度可能达到饱和，(1)强电场(v e 1/2)，(2)强电场(V与e无关)， V与e无关，3 .多能球散射，Geng效果，负阻力效果，(自学)，7，mn*=0.068mo，极值点为(100)100:Mn *=1.2 mo，此效果为负阻力效果，1。P型半导体霍尔效应的形成过程，1，P型半导体霍尔效应，4.5半导体的霍尔效应，BZ，b，2 .寻找孔系数(RH)P和托架强度P，取样长度为l，宽度为b，厚度为

7、d:VH为孔电压，3 .霍尔角度和霍尔移动率和电导率，ex，ey，qey，fl，e，p型材料：j，1。霍尔效应形成过程，ex，ey，e，j，两个载流量同时存在吗？1 .霍尔效应形成过程和霍尔系数RH，-y方向，洛伦兹力引起的空心电流密度，y方向，(2) y方向的电子电流密度，(Jn)y方向的总空心电流密度，1/t，RH，(-)，唯一半导体RH和。nb2p、RH0、nb2 | RH |，此时RH为负最大值，1/t，RH， ()，()，(-)，(-)，(-)，(-)，固有区域，饱和区域，p型半导体RH与t的关系，(3) N型半导体，饱和区域，温度再次上升时的子区域，1/t，RH，(-)，(-)，饱

8、和区域，n型半导体RH与t的关系，ND或NA上升，RH下降，RH到t的变化规律等，4，霍尔效应的应用判别极性，半导体材料的参数(n，p，2)。大厅装置，3。探测器，4.6半导体的磁阻效应，由于磁场存在的电阻增加，这种效果称为磁阻效应。一、基于电磁场关系的磁阻效应类型、垂直磁阻效应：B/E、较小的电阻变化、不生成VH、侧磁阻效应：be、电阻变化明显、VH生成、机构差异：电阻变化引起的r变化载流量，p类型：在x方向添加电场，磁场在z方向，且稳定时：ex，VX，lf，qey，v VX，VX，v VX2.考虑到这两种载流量，Bz=0，E=Ex，电子形成电场方向电流Jn，孔沿着电场方向运动，形成电场方向电流Jp，总电流形成j0=jn jp，-j长样本(n型)，Bz=0，E=ex，bz0，I，j，底片样本，称为Corbino，I，BZ，磁光效果(包括色度级)，量子化霍尔效果，热磁效果，磁光效果电离杂质的散射：低温，掺杂浓度，2 .晶格散射：高温，掺杂浓度低，宗派散射-原子测定，宗派散射-离子测定，3，元素半导体的迁移率和电阻率与温度和掺杂浓度的关系，4，强场效应，5，霍尔效应，1。霍尔效应的形成过程，2 .霍尔系数与温度、掺杂类型和浓度的关系，3 .霍尔角度与移动率和电导率的