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半导体的能带
半导体的能带
1. 元素半导体的能带结构
金刚石结构
x
y
z
设 B 沿 kx, ky, kz 轴的方向余弦分别为 ， ， ，则
如果等能面是椭球面，则有效质量是各
向异性的。沿kx, ky, kz 轴方向分别为
mx*, my*, mz*。
导带
价带
硅和锗的能带结构
[0ī0]
[100]
[00ī]
[010]
[ī00]
[001]
硅导带等能面示意图
极大值点 k0 在坐标轴上。
共有6个形状一样的旋转椭球等能面。
(1)导带
A
B
C
D
导带最低能值
[100]方向
硅的能带结构
价带极大值
位于布里渊区的中心（坐标原点K=0）
存在极大值相重
合的两个价带
外面的能带曲率小，对应的有效质量大，称该能带中的空穴为重空穴 ，(mp*)h 。
内能带的曲率大，对应的有效质量小，称此能带中的空穴为轻空穴，（mp*)l 。
E(k)为球形等能面
（2）价带
锗的能带结构
导带最低能值
[111]方向布里渊区边界
存在有四个这种能量最小值
E(k)为以[111]方向为旋转轴的椭圆等能面
价带极大值
位于布里渊区的中心（K=0）
存在极大值相重合
的两个价带
外面的能带曲率小，对应的有效质量大，称该能带中的空穴为重空穴 。
内能带的曲率大，对应的有效质量小，称此能带中的空穴为轻空穴。
禁带宽度 Eg 随温度增加而减小
且 Si：dEg/dT=-2.8×10-4 eV/K
Ge: dEg/dT=-3.9×10-4 eV/K
Eg:
T=0: Eg (Si) = 0.7437 eV
Eg (Ge) = 1.170 eV
Ge、Si能带结构的主要特征
多能谷结构：
锗、硅的导带分别存在四个和六个这种能量最小值，导带电子主要分布在这些极值附近，通常称锗、硅的导带具有~。
间接带隙半导体：
硅和锗的导带底和价带顶在 k 空间处于不同的 k 值。
2. III－V族化合物的能带结构
GaAs的能带结构
闪锌矿结构
E
GaAs
Eg
0·36eV
L
Γ
X
[111]
[100]
导带有两个极小值：
一个在k=0处，为球形等
能面，
另一个在[100]方向，为
椭球等能面，能量比 k=0
处的高 0.36eV，

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