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半导体的晶体结构和
结合性质
1、金刚石型结构和共价键
化学键: 构成晶体的结合力.
共价键: 由同种晶体组成的元素半导体,其
原子间无电负性差,它们通过共用
一对自旋相反而配对的价电子结
合在一起.
半导体的晶体结构和
结合性质
共 价 键 的 特 点
饱和性
方向性
正四面体结构
金刚石型结构的晶胞
Ge: a=5.43089埃
Si: a=5.65754埃
共价键是原子通过电子云的重叠形成的作用，所以，既有方向性，也有饱和性，即电子云要按照一定的方向重叠，才能保证最大重叠，保证共价键的稳定性，所以导致了分子中的共价键间的键角。另外，原子都有自己特定的成键数目，如H原子只能形成1个共价键，O原子可以形成2个键，即饱和性
金刚石型结构{100}面上的投影：
金刚石结构的半导体：
金刚石、硅、锗
0
0
0
0
0
2、闪锌矿结构和混合键
材料: Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半导体
例: ZnS、ZnSe、GaAs、GaP
化学键: 共价键+离子键
(共价键占优势）
闪锌矿结构的结晶学原胞
极性半导体
沿着[111]方向看，（111）面以双原子
层的形式按ABCABCA…顺序堆积起来。
立方对称性
3、纤锌矿型结构
材料: Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半导体
例: ZnS、ZnSe、CdS、CdSe
化学键: 共价键+离子键
(离子键占优势）
(001)面是两类原子各自
组成的六方排列的双原子
层按ABABA…顺序堆积
纤锌矿结构（四面体间隙）
典型晶体：ZnS、CdS
S
Cd
1
2
3
4
5
4、氯化钠型结构
不以四面体结构结晶
材料: IV-Ⅵ族二元化合物半导体
例: 硫化铅、硒化铅、
碲化铅等
简单化合物晶体（填隙）
NaCl结构（八面体间隙）
典型晶体：NaCl、LiF、KBr
Cl-
AlN晶体的能带特点
对纤锌矿结构
直接带隙
导带极小值与价带极大值在 点
对闪锌矿结构
间接带隙
导带极小值在 X 点，价带极大值在 点
小结
●在完整的半导体中，电子的能谱是一些密集的能级组成的带（能带），能带与能带之间被禁带隔开。在每个能带中，电子的能量E可表示成波矢的函数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。
●有效质量的概念及物理意义。
概括了半导体内部势场作用，使得在解决半导体中电子在外力作用的运动规律时，可以不涉及到半导体内部势场的作用。

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