半导体中的电子状态.pptxVIP

半导体中的电子状态;一、量子力学基本原理;※;▲经典物理学 只要光的强度足够大，电子就可以克服材料的功函数从表面发射出去，而该过程与照射光的频率无关；;※;第6页/共55页;※; “提出一个问题往往比解决一个问题重要。因为解决一个问题也许仅仅是一个数学或实验上的技能而已，而提出新的问题，却需要创造性的想象力，而且标志着科学的真正进步。”;二、薛定谔波动方程;上式的解为：;第11页/共55页;是一个与时间无关的函数;边界条件;三、薛定谔波动方程的应用;而与时间有关的函数为： ;假设某一时刻，有一个沿+x方向运动的粒子，则系数B为0，则该行波的表达式可写为：;可以说明：具有明确动量定义的自由粒子在空间任意位置出现的概率相等，这个结论与海森堡的不确定原理是一致的，即准确的动量对应不确定的位置。;2、 无限深势阱;Ⅱ区粒子满足的薛定谔方程为：;X=0: X=a: ;最终，可得与时间无关的波的表达式 ;﹛;注意：随着能量的增加，在任意给定坐标值出发现粒子的概率会渐趋一致。;第一章 半导体中电子状态;1、 一维单晶材料中的电子;（b）近距原子交叠的势函数;（c）一维单晶的最终势函数;克龙尼克—潘纳模型的一维周期性势函数;与时间有关的函数为： ;波动函数的全解=与时间有关的×与位置有关的;感兴趣的： 在一维单晶材料中电子 的能量状态及特征;系数A、B、C、D可由边界条件建立关系式：;其结果为：;进一步理解薛定谔方程的本质;* V0=定值;第36页/共55页;感兴趣的： 在一维单晶材料中电子的能量状态及特征，并不关心波函数具体的表达式;第38页/共55页;2、 允带与禁带;允带;第41页/共55页; ;第一章 半导体中电子状态;--当半导体上存在外加电场的时候，需要考虑电子同时在周期性势场中和外电场中的运动规律;4.2 有效质量的数学推导;4.2 有效质量的数学推导;引入电子有效质量 mn* 后，半导体中电子所受的外力与加速度的关系和牛顿第二运动定律相似，即有效质量代换电子惯性质量m0。 有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用，是的在解决半导体中电子在外力作用下的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用。特别是mn*可以直接由实验测定，因而可以很方便地解决电子的运动规律。 ;4.4 空穴;4.4 空穴;第50页/共55页;4.4 空穴;4.4 空穴;第53页/共55页;（a）绝缘体（宽禁带）；（b）半导体（窄禁带）；（c）金属（窄禁带，导带部分填充）；（d）金属（能带图重叠）阴影代表能带填充;谢谢观看！