资源简介

(共16张PPT)
硅和锗的能带结构
2023/3/9
2
硅和锗的能带结构
1
2
3
4
5
6
当B沿[110]方向时
有两个吸收峰
当B沿[100]方向时
有两个吸收峰
当B沿任意其它方向时
有三个吸收峰
2023/3/9
3
硅和锗的能带结构
硅的能带结构
2023/3/9
4
硅和锗的能带结构
锗的能带结构
2023/3/9
5
硅和锗的能带结构
能带结构与温度的关系
定性分析Si、Ge的禁带宽度具有负温度系数的原因？
2023/3/9
6
硅和锗的能带结构
电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带，即允带和禁带。温度升高，则电子的共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽；允带变宽，则导致允带与允带之间的禁带相对变窄。反之，温度降低，将导致禁带变宽。
因此，Ge、Si的禁带宽度具有负温度系数。
2023/3/9
7
硅和锗的能带结构
SiGe混合晶体的能带
硅、锗构成的混合晶体写为Si1-xGex，x称为混晶比，其禁带宽度Eg随x的变化如图所示
x>0.85，能带属于类Ge型
x<0.85，能带属于类Si型
2023/3/9
8
作业
课后题1、2、3、4
5.什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多， 为什么？
6.简述Ge、Si和GaAs的能带主要特征。
2023/3/9
9
1. 共性
导带：多数极小值k=0处，各向同性
价带：1）稍偏离中心
2）稍各向异性
2023/3/9
10
2. GaAs的能带结构
导带极小值位于布里渊区中心k＝0处，等能面为球面，导带底电子有效质量为0.067mo
在[111]方向布里渊区边界还有一个导带极小值，极值附近的曲线的曲率比较小，此处电子有效质量比较大,约为0.55mo 。它的能量比布里渊区中心极小值的能量高0.29eV。正是由于这个能谷的存在，使砷化镓具有特殊的性能（见第四章）。
价带结构与硅、锗类似。
室温下禁带宽度为1.424ev。
2023/3/9
11
3. 直接禁带半导体和间接禁带半导体
GaAs的导带的极小值点和价带的极大值点为于k空间的同一点，这种半导体称为直接禁带半导体。
硅和锗的导带底和价带顶在k空间处于不同的k值，为间接带隙半导体。
直接禁带半导体和间接禁带半导体在光吸收、发光、迁移现象和过剩载流子的复合等行为上有明显区别。
2023/3/9
12
必须符合能量守恒和动量守恒
间接禁带半导体需要发射声子，所以它的光电转换效率低。
2023/3/9
13
Ⅲ－Ⅴ族化合物的某些能带参数
材料 Z Eg (eV) mn/m0 mph/m0 mpl/m0 (eV)
InSb InAs GaSb InP GaAs AlSb AlAs GaP AlP 50 41 41 32 32 32 23 23 14 0.18 0.35 0.72 1.33 1.42 1.62 2.13 2.26 2.4 0.014 0.022 0.044 0.078 0.065 0.39 0.11 0.35 0.44 0.41 0.33 0.8 0.45 0.5 0.86 0.016 0.025 0.056 0.012 0.082 0.11 0.22 0.14 0.9
0.38
0.80
0.11
0.34
0.75
0.29
0.13
0.06
2023/3/9
14
结晶为闪锌矿结构的II-VI 化合物都是直接禁带半导体（能带极值位于k=0）。
半金属或零带隙材料
2023/3/9
15
II-VI化合物的某些能带参数
材料 Eg (eV) mn/m0 mp/m0 (eV)
ZnS ZnSe ZnTe CdTe HgS HgSe HgTe 3.8 2.82 2.56 1.50 -0.15 -0.24 -0.30 0.27 0.16 0.15 0.11 0.045 0.029 0.6 0.35 0.3 0.07(0.09)
0.43(0.42)
0.93(0.86)
0.92(0.99)
(0.13)
(0.48)
(0.99)
2023/3/9
16
II-VI 化合物、III-V化合物和IV族元素半导体
共同规律：禁带宽度大体上随平均原子序的增加而减小。
平均原子序数相等的各种晶体，禁带宽度随离子键成分的增加而增加。 II-VI 化合物禁带宽度最大、IV族元素半导体的最小。

展开更多......

收起↑