[农学]半导体物理学 - 2.ppt

Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium K+dk 0 kx ky kz k Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 计算能量在 E→E + dE 之间的量子态数，只要计算两个“球壳之间允许的量子态数即可。 Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 两球壳间的体积为 4πk2dk k 空间允许的量子态密 度为 2V 所以能量在E→E + dE间的量子态数为 8πVk2dk Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 导带底附近，有关系： 可得： Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 故能量在 E→E + dE 间的量子态数为： Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium E→E + dE 间的量子态密度 dZ = dZ’/ V 。所以导带底附近单位能量间隔的状态密度 dZ / dE 为 Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 同样，价带顶附近状态密度为 Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 由上两式可知，寻带底和价带顶附近状态密度随能量 E 按抛物线关系变化。 在导带，电子能量越高，状态密度越大；在价带，电子能量越低，态密度越大，如下图所示。 Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium NC（ E） NV（ E） E E C E V N（ E）与 E 的抛物线关系 Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 实际 Ge、Si 晶体的能带情况要复杂得多，如导带极值不在 k ＝ 0 处、 根据晶体对称性，导带极值有多个、EC 附近的等能面是旋转椭球面、存在纵、横有效质量，故 E – k 关系为 Semiconductor Physics Chapter 2 Bulk Semiconductor’s Properties at Equilibrium 考虑到导带的复杂情况，引入 Mt 、 Ml 和 导带极值数 S 后，可得导带电子状度密度有效质量 Mn : * * * Semiconduc