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半导体中的电子状态总结
半导体中的电子状态总结
晶体中的能带
1。在完整的半导体中，电子的能谱是一些密集的能级组成的能带，能带和能带之间的间隙称为禁带。在每个能带中，电子的能量E可以表示成波矢k的函数E(k)。在绝对零度时，完全被电子充满的最高能带，称为价带；能量最低的空带，称为导带。
2。电子的共有化运动；单电子近似；周期性势场；
3。在波矢量为k的状态中，电子的能量E取确定的值：
3。布洛赫函数：
4。布里渊区；第一布里渊区中k的范围：
布里渊区E-k关系的三种形式
扩展区形式；重复区形式，简约区形式
在外力作用下晶体中电子的运动
1。波包
2。电子的平均速度：
3。电子的加速度：
4。有效质量：
引入有效质量的意义
导带电子和价带空穴
1。满带和部分填充的能带:
满带在外电场作用下不导电，只有部分填充的能带，在外电场作用下导电。
2。金属、半导体和绝缘体在能带上的区别。
3。空穴的概念
§3.4 Si、Ge和GaAs的能带结构：
会画能带结构图 （图3.17和3.18）；清楚其能带结构的特点；
直接带隙半导体和间接带隙半导体的概念
§3.5 杂质和缺陷能级
施主杂质和施主能级；受主杂质和受主能级；杂质补偿；
等电子杂质，等电子陷阱；浅能级和深能级；两性杂质；陷阱能级
在具体的半导体中，某种杂质的作用
杂质电离能的表达式：p64, 3.71； 金的深能级杂质特性。
1。状态密度和状态密度有效质量
2。费米分布函数：p73, 4.10式
描述每个量子态被电子占据的几率随能量E的变化
3。费米能级EF的意义，影响费米能级的因素；费米分布函数的性质 p74
4。能带中电子和空穴的浓度：
p77，4.22式，4.21式 ；p78, 4.25和4.26
p79，4.29式
5。本征半导体，电中性条件
本征费米能级：p81, 4.31式
本征载流子浓度：4.32式，4.33, 4.34, 4.35
6。杂质能级：
电子占据杂质能级的几率：p85，4.36－4.40式
杂质能级上的电子浓度和空穴浓度：p86，4.41－4.44式
只含一种杂质的半导体(p87)和有杂质补偿的半导体(p96):
VIP: 电中性条件的具体对应形式及应用
弱电离、饱和电离和本征激发的条件（p89，4.52，4.55)
浓度表达式(p89, 4.54, 4.58)
载流子浓度随温度变化的讨论（杂质半导体）(p91, 图4.5)
（p95)饱和电离区的范围的标准和应用
7。简并半导体的概念
1。载流子的散射: 载流子散射的概念和作用。
2。散射几率和驰豫时间的理解
各向同性散射和各向异性散射的区别。
3。散射机构：散射机制的种类和其随温度变化的作用差别
a。晶格振动散射(p110)：长纵声学波散射和极性光学波散射
b。电离杂质散射(p113)：
c。其它的散射机构：
①极低温度，重掺杂的情况下，中性杂质的散射很重要，
②载流子之间的散射，对导电性能影响不大；
③位错、晶格不完整性引起的散射。
三种热电效应：
1。赛贝克效应：温差电动势
2。帕耳帖效应：半导体制冷
3。汤姆逊效应：汤姆逊热量
解释效应的原理和可能的应用。
平衡载流子和非平衡载流子
非平衡载流子的产生和复合：
1。产生率和复合率
2。非平衡载流子的复合和寿命：典型公式：
直流光电导衰减法测量非平衡载流子寿命。
3。非平衡状态的准费米能级：
§7.2 连续性方程
1。流密度和电流密度：
2。爱因斯坦关系：
3。连续性方程
4。泊松方程：
少数载流子的连续性方程：
根据不同情况分析，相应去掉一些项，得到简化的连续性方程。通过7.66式的方法，由边界条件求解得到非平衡载流子的浓度表达式，进而可以定性或定量分析。
非平衡载流子
复合机理 1。两种复合过程：直接复合和间接复合（通过复合中心），
解释区别，可以画出示意图
2。引起复合和产生过程的内部作用
三种：a. 电子与电磁波的作用：光跃迁或辐射跃迁
b. 电子与晶格振动的相互作用：热跃迁，吸收或发射声子
c. 电子间的相互作用：俄歇效应
解释机理，俄歇效应要求会画过程示意图
3。表面复合和表面复合率：
要求清楚过程和对非平衡载流子稳态分布的影响
清楚其边界条件。
非平衡载流子
直接复合
直接俄歇复合
1。复合率：7.161 与哪些量有关，为什么？
2。非平衡载流子寿命：衍生公式
通过复合中心的复合
新概念：电子和空穴的俘获系数
7.185和7.192的物理意义。
要求可以分析过程和列公式。
寿命公式：p215, 7.205

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