2022-2023学年高二物理竞赛课件:半导体中的电子状态(共12张PPT)

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2022-2023学年高二物理竞赛课件:半导体中的电子状态(共12张PPT)

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(共12张PPT)
半导体中的电子状态
一、什么是半导体(semiconductor)?
带隙
电阻率
二、半导体的主要特征:
温度对半导体的影响
杂质对半导体电阻率的影响
光照对半导体的影响
三、半导体的主要应用领域
LED照明
IC
光电器件
半导体-一个充满前途的领域!
半导体中的电子状态
1.1 半导体的晶格结构和结合性质
1.2 半导体中的电子状态和能带
1.3 半导体中电子的运动 有效质量
1.4 本征半导体的导电机构 空穴
1.5 回旋共振
1.6 硅和锗的能带结构
*1.7 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构
*1.8 Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体的能带结构
*1.9 Si1-xGex合金的能带
*1.10 宽禁带半导体材料
一、晶体结构
晶体的基本特点
组成晶体的原子按一定的规律周期性重复排列而成
固定的熔点
硅的溶点:1420oC, 锗的熔点: 941oC
单晶具有方向性: 各向异性
理想晶体是由全同的结构单元在空间无限重复而构成的;
结构单元组成:单个原子(铜、铁等简单晶体)多个原子或分子(NaCd2,1192个原子组成最小结构单元;蛋白质晶体的结构单元往往由上万了原子或分子组成);
晶体结构用点阵来描述,在点阵的每个阵点上附有一群原子;
这样一个原子群成为基元;
基元在空间重复就形成晶体结构。
基元和晶体结构
每个阵点上附加一个基元,就构成晶体结构;
每个基元的组成、位形和取向都是全同的;
相对一个阵点,将基元放在何处是无关紧要的;
基元中的原子数目,可以少到一个原子,如许多金属 和惰性气体晶体;也可以有很多个(超过1000个)
晶胞与初基晶胞(原胞)
晶胞:能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元 。
通过适当平移操作,晶胞可以填充整个空间
初级晶胞(原胞):晶体中最小重复单元
一个初基晶胞是一个体积最小的晶胞
初基晶胞中的原子数目(密度)都是一样的
初基晶胞中只含有一个阵点(平行六面体的8个角隅,1/8共享)
原胞往往不能反映晶体的对称性, 晶胞一般不是最小的重复单元。其体积(面积)可以是原胞的数倍
晶胞:a, b, c轴围成的六面体
原胞:a1,a2,a3围成的六面体
三维点阵的类型
平行六面体的三个棱长a、b、c和及其夹角α、β、γ,可决定平行六面体尺寸和形状,这六个量亦称为点阵常数。按点阵参数可将晶体点阵分为七个晶系,产生14种不同点阵类型。
14种三维点阵

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