资源简介 (共13张PPT)原子的能级和晶体的能带重点:电子的共有化运动原子能级分裂以及能带的形成导带、价带与禁带原子的能级和晶体的能带纤锌矿型结构材料:ZnS, ZnSe,CdS与闪锌矿型结构相比相同点:以正四面体结构为基础构成区别:具有六方对称性,而非立方对称性共价键的离子性更强纤锌矿型结构晶胞图属于纤锌矿型结构的晶体有:BeO、ZnO、AIN等一、电子的共有化运动孤立原子:1s, 2s, 2p,3s, 3p, · · · 等电子壳层晶体:不同原子的内外各电子壳层出现交叠,电子可由一个原子转移到相邻的原子,因此,电子可以在整个晶体中运动,称为电子的共有化运动二、原子能级分裂以及能带的形成分裂的每一个能带称为允带允带之间无能级称为禁带内层原子受到的束缚强,共有化运动弱,能级分裂小,能带窄;外层原子受束缚弱,共有化运动强,能级分裂明显,能带宽。以金刚石结构单晶硅材料为例能级sp3杂化后,硅原子最外层有四个能量状态;若晶体中有N个原子,能级分裂后形成两个能带,各包含2N个状态。能量高的能带有2N个状态,全空,称为导带;能量低的能带有2N个状态,全满,成为满带或价带。2学时半导体(硅、锗)能带的特点:存在轨道杂化,失去能级与能带的对应关系。杂化后能带重新分开为上能带和下能带,上能带称为导带,下能带称为价带低温下,价带填满电子,导带全空,升温或光照下价带中的一部分电子跃迁到导带,使晶体呈现弱导电性。导带与价带间的能隙(Energy gap)称为禁带(forbidden band).禁带宽度取决于晶体种类、晶体结构及温度。当原子数很大时,导带、价带内能级密度很大,可以认为能级准连续能带产生的原因:定性理论(物理概念):晶体中原子之间的相互作用(电子共有化运动),使能级分裂形成能带。定量理论(量子力学计算):电子在周期场中运动,其能量不连续形成能带。能带(energy band)包括允带和禁带。允带(allowed band):允许电子能量存在的能量范围。禁带(forbidden band):不允许电子存在的能量范围。允带又分为空带、满带、导带、价带。空带(empty band):不被电子占据的允带。满带(filled band):允带中的能量状态(能级)均被电子占据。导带(conduction band):电子未占满的允带(有部分电子。)价带(valence band):被价电子占据的允带(低温下通常被价电子占满)。共价键理论共价键理论主要有三点:晶体的化学键是共价键,如 Si,Ge。共价键上的电子处于束缚态,不能参与导电。处于束缚态的价电子从外界得到能量,有可能挣脱束缚成为自由电子,参与导电。 展开更多...... 收起↑ 资源预览