半导体物理学-第一章.pdfVIP

半导体物理学 张晋敏 zjmgz@163.com 贵州大学大数据与信息工程学院 电子科学系 大数据与信息工程学院电子科学系 • 主要参考书： • 刘恩科等，半导体物理学，电子工业出版社 • 叶良修，半导体物理学，高等教育出版社 • Donald A. Neamen, Semiconductor Physics and Devices –Basic Principles, （半导体物理 与器件-基本原理，清华大学出版社，影印本， 前六章） 大数据与信息工程学院电子科学系 • 主要研究内容： • 刘恩科 《半导体物理学》的前五章 • 半导体中的电子状态 • 半导体中杂质和缺陷能级 • 半导体中载流子的统计分布 • 半导体的导电性 • 非平衡载流子 大数据与信息工程学院电子科学系 第一章 半导体中的电子状态 • 半导体的晶体结构和结合性质 • 半导体中电子状态和能带 • 半导体中电子的运动 有效质量 • 本征半导体的导电机构 空穴 • 回旋共振 • 硅和锗的能带结构 • Ⅲ- Ⅴ族化合物半导体的能带结构 • Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体的能带结构 • 宽禁带半导体材料 大数据与信息工程学院电子科学系 1.1 半导体的晶体结构和结合性质 • 金刚石型结构和共价键 • 闪锌矿型结构和混合键 • 钎锌矿型结构 大数据与信息工程学院电子科学系 1. 金刚石型结构和共价键 • 元素半导体Si、Ge的晶体结构均为金刚石结构，每 个原子周围都有四个最近邻原子，形成四面体，又 称正四面体结构，配位数为4 。 大数据与信息工程学院电子科学系 • 立方晶系、面心立方布拉伐格子，复式格子，由两套 fcc沿[111]方向平移T/4套构而成。每个晶胞内有四个 格点，八个原子。 原胞基矢： 格点坐标： 0,0,0; 0, 1 , 1 ; 1 ,0, 1 ; 1 , 1 ,0. 2 2 2 2 2 2    a a1 (j k)  2 原子位置：     a a2 (k  i ) 1 1 1 1 1 1  2 0,0,0; 0, 2 , 2 ; 2 ,0, 2 ; 2 , 2 ,0;    a 1 1 1 1 3 3 3 1 3 3 3 1 a3 ( i  j ) , , ; , , ; , , ; , ,  2 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4  大数据与信息工程学院电子科学系 • 金刚石结构中的共价键 3 • SP 杂化轨道，1/4S成份和3/4P成份，以杂化轨道形成 四个完全等价的共价键，键间夹角109°28´，金刚石 具有正四面体结构。 C