资源简介 (共12张PPT)半导体中的电子状态本章主要讨论半导体中电子的运动状态。定性介绍能带理论,利用Schrodinger方程和Kroning-Penney模型近似推导关于半导体中电子的状态和能带特点。阐述本征半导体的导电机构,引入了空穴的概念。最后简单介绍几种半导体材料的能带结构。半导体中的电子状态重点和难点:半导体硅、锗的晶体结构(金刚石结构)及其特点半导体的闪锌矿结构及其特点本征半导体及其导电结构、空穴晶体结构 化学键Si,Ge 金刚石型 共价键GaAs 闪锌矿型 混合键 (共价键 +离子键)§1.1 半导体的晶格结构和结合性质能带结构决定材料的性质1.1.1 金刚石型结构和共价键现代电子学中,重要的半导体材料:硅 和 锗,它们的最外层电子(价电子)都是四个,它们组合成晶体靠共价键结合。GeSi硅和锗的共价键结构共价键共用电子对+4+4+4+4表示除去价电子后的原子形成共价键后,每个原子的最外层电子是八个,构成稳定结构。共价键有很强的结合力,使原子规则排列,形成晶体。+4+4+4共价键中的两个电子被紧紧束缚在共价键中,称为束缚电子,常温下束缚电子很难脱离共价键成为自由电子,因此本征半导体中的自由电子很少,所以本征半导体的导电能力很弱。在硅和锗晶体中,原子按四角形系统组成晶体点阵,每个原子都处在正四面体的中心,而四个其它原子位于四面体的顶点,每个原子与其相临的原子之间形成共价键,共用一对价电子。硅和锗的晶体结构可看成是两个面心立方晶胞沿立方体的空间对角线互相位移了1/4的空间对角线长度套构而成的金刚石型结构的晶胞将许多正四面体累积起来就得到金刚石结构硅、锗基本物理参数晶格常数硅:5.43089埃锗:5.65754nm埃原子密度硅:5.00×1022/cm-3锗:4.42×1022/cm-3共价半径硅:0.117nm锗:0.122nm数量级1.1.2 闪锌矿型结构和混合键材料: Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料以及部分Ⅱ-Ⅵ族化合物如 GaAs, InP, AlAs ·····化学键:共价键具有一定的极性(两类原子的电负性不同) 共价键+离子键晶胞特点:两类原子各自组成面心立方晶格,沿空间对角线方向彼此位移1/4空间对角线长度套构而成闪锌矿型结构的晶胞 展开更多...... 收起↑ 资源预览