半导体物理1-8章重点总结.doc

半导体重点总结（1-7章） 绪论 制作pn结的基本步骤。（重点，要求能够画图和看图标出步骤） 固体晶体结构 半导体基本上可以分为两类：位于元素周期表IV元素半导体材料和化合物半导体材料。大部分化合物半导体材料是III族和V族化合形成的。 元素半导体，如：Si、Ge； 双元素化合物半导体，如：GaAs（III族和V族元素化合而成）、InP、ZnS。类似的也有三元素化合物半导体。 固体类型：（a）无定形（b）多晶（c）单晶 图见P6 多晶：由两个以上的同种或异种单晶组成的结晶物质。多晶没有单晶所特有的各向异性特征 准晶体: 有长程的取向序，沿取向序的对称轴方向有准周期性，但无长程周期性。似晶非晶。 原胞和晶胞：原胞是可以通过重复形成晶格的最小晶胞。晶胞就是可以复制出整个晶体 的小部分晶体。 5. （a）简立方 1 个原子（b）体心立方 2 个原子（c）面心立方 4 个原子 计算方法：顶点的一个原子同时被8个晶胞共享，因此对于所求晶胞而言只占有了该原子的1/8；边上、面心和体心原子分别同时被4,2,1个晶胞共享，对于所求晶胞而言分别占有了该原子的1/4,1/2,1/2.如此计算。例如（c）图中8*1/8+6*1/2=1+3=4. 6. 晶格常数：所取的立方体晶胞的边长。单位为A,1A=10^-8cm. 7. 原子体密度：原子个数/体积。 比如上图（c）假设晶格常数为5A。求原子体密度。 8．密勒指数（取面与x,y,z平面截距的倒数）：密勒指数描述晶面的方向，任何平行平面都有相同的密勒指数。 9. 特定原子面密度：原子数/截面面积。 计算方法：计算原子面密度时求原子个数的方法与求体密度时的方法类似，但是应当根据面的原子共用情况来计算。其中有一种较为简便的算法：计算该面截下该原子的截面的角度除处以360，即为该面实际占有该原子的比例。 举例1：计算下图（a）中所显示面所拥有的原子个数和原子面密度： 该面截取了顶角四个原子和体心一个原子，顶角每个原子与面的截面角度为90度，90/360=1/4,体心原子与面的截面角度为360度，360/360=1，所以原子总数,1+1+1/4*4=2 举例2：第一次作业中有一道小题是计算硅晶体在晶面（1,1,1）的面密度，晶格常数为a，如下图 可以知道如图所示的等边三角形的边长为√2*a,三个角顶点截面角度为60度，所以该面实际占据这个三个点的比率都为1/6,三个面心点截面角度为180度，所以该面实际占据这个三个点的比率都为1/2.所以该面拥有原子数为3*1/6+3*1/2=1/2+3/2=2. 等边三角形面积为√3/2*a^2,所以可以算出面密度为4/(√3a^2). 10. 晶向：与晶面垂直的矢量（在非简立方体晶格中不一定成立）。 11. 金刚石结构 铅锌矿结构P11. 12. 原子价键： 共价键——共价晶体 离子键——离子晶体 金属键——金属晶体 分子键——分子晶体 重点：半导体硅和锗都为IV族元素，具有金刚石晶格结构，原子之间通过共价键结合。 量子力学初步 1. 量子力学的三个基本原理：能量量子化原理，波粒二相性原理，不确定原理 2．1900年普朗克提出了从加热表面发出的热辐射是不连续的假设，即所谓的量子。 量子的能量：E=hv 爱因斯坦提出光波也是由分立的粒子组成的假设，从而解释了光电效应.光子从材料表面激发光电子。光电子最大动能：Tmax=1/2mv^2=hv-hv0. hv0为功函数。光子能量与波长呈倒数关系：波长越短，能量越高。 德布罗意提出物质波假说，即波粒二相性—波具有粒子性，粒子具有波动性。 4. 不确定原理：(a) 同一粒子不可能同时确定其坐标和动量(b) 同一粒子不可能同时确定其能量和时间 5. 函数 为某一时刻在x与 x+dx 之间发现粒子的概率。概率密度与时间无关. 6. 边界条件：归一化条件-- 要使能量E和势函数V(x)在任何位置均为有限值 (a) 波函数 Ψ(x) 必须有限、单值和连续 (b) 波函数 Ψ(x) 的一阶导数必须有限、单值和连续。 7. 自由空间中的粒子运动表现为，其概率密度是一个与坐标无关的常量. 8. 粒子的能量是不连续的，其能量是各个分立的能量确定值，称为能级. 波函数和概率函数 9. 泡利不相容原理：在任意给定系统中，不可能有两个电子处于同一量子态。量子态：可以通过量子数描述的粒子状态。 10. 每个电子的运动状态可以用量子数来描述：主量子数n(n相同的电子为一个电子层，电子近乎在同样的空间范围内运动)，磁量子数l(确定原子轨道的形状)，角量子数m(决定原子轨道在空间的取向)，自旋量子数ms(顺时针方向和