2022-2023学年高二物理 晶格结构和能带 竞赛课件(共11张PPT)

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2022-2023学年高二物理 晶格结构和能带 竞赛课件(共11张PPT)

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晶格结构和能带
晶格结构和能带
III族氮化物:
GaN, AlN, InN, AlGaN, GaInN, AlInN,
AlGaInN等
禁带宽度范围:
红、黄、绿、蓝和紫外光
晶格结构:
闪锌矿和纤锌矿
dEg/dT
-2.8×10-4eV/K
-3.9×10-4eV/K
禁带宽度Eg随温度增加而减小
Eg
间接能隙结构:导带底和价带顶发生在k空间的不同点
如果n 型半导体导带峰值在[110]轴上及相应对称方向上,回旋共振实验结果应如何
[解] 根据立方对称性,应有下列12 个方向上的旋转椭球面:
选取k1,k2,k3为三个直角坐标轴,并令k3轴沿椭球长轴方向,即[001]方向,则k1,k2轴位于(001)面内,并相互垂直。这时k1,k2轴的有效质量相同,
再选取适当的k1轴,使B位于(k1,k3)平面内,并与椭球长轴夹角为θ,则在(k1,k2,k3)直角坐标系中,B的三个方向余弦分别为:
代入
由解析几何定理得, B 与 任取一组坐标轴k3 的夹角余弦cosθ 为:
式中
对不同方向的旋转椭球面取不同的一组 (k1 ,k2 ,k3 )

(1) 若B 沿[111]方向,则cosθ 可以取两组数.

(2) 若B 沿[110]方向,则cosθ 可以取三组数.
B 沿[110]方向时应有三个共振吸收峰.
(3) 若B 沿[100]方向,则cosθ 可以取两组数.
B 沿[100]方向时应有两个共振吸收峰.
(4) B 沿空间任意方向时, cosθ 最多可有六个不同值,故可以求六个mn * ,所对应的六个共振吸收峰.
-SiC 晶体的能带特点
间接带隙
导带极小值在 X 点(X1c)
价带极大值在 点( 15v)
0.40
0.44
0.48
2
4
6
8
10
12
晶格常数 a(nm)
能量
E(eV)
X1c
L1c
15c
1c
压力显
著改变
能带结

-SiC 的能隙与晶格常数 a 的关系
GaN晶体的能带特点
直接带隙
导带极小值与价带极大值在 点
对纤锌矿和闪锌矿结构

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