半导体物理第7版复习笔记前三章

先从头理顺逻辑:

什么是有效质量:计算出E-k关系之后,对于半导体来说,起作用的常常是接近于能带底或者能带顶部的电子,因此,只要掌握导带底或者价带顶就行了,把能量函数用泰勒级数展开,然后由于k=0的时候能量极小,所以dE/dK=0 因此可以得到一个式子导出有效质量,导带底电子的有效质量是正值,价带顶电子的有效质量是负值

半导体中电子的加速度: 半导体器件在一定的外加电压下工作,半导体内部就产生外加电场,电子会受到周期性市场和

半导体中的杂质和缺陷能级 

主要是是要复习施主杂质和施主能级 和受主杂质和受主能级

施主杂质如P 失去电子带正电 施主能级在Ec下面

受主杂质比如B 空穴挣脱束缚 成为晶体共价键中自由运动的导电空穴 形成负电中心 所以成为受主杂质和P型杂质 电离后成为负电中心 

受主能级接近于价带顶, 施主能级接近于导带底 

浅能级杂质电离能的计算 

 浅能级杂质,电离能很低,电子或空穴受到正电中心或者负电中心的束缚很微弱,可以利用类氢模型来估算杂质的电离能,当SI GE中掺入V族杂质如P,在施主杂质处于束缚态的同时,磷原子将比周围的硅原子多一个电子电荷的正电中心和一个束缚着的价电子子,就像比周围的SI GE多了一个H 原子,于是可以用H原子模型来估计电离能的数值,H原子基态电子的电离能为E0=E无穷-E1 因为在无穷的时候典礼台为0,所以H原子基态电子的电离能就是13.6eV 考虑到晶体内存在的杂质原子,正负电荷是处于介电常数为非真空的介质中,则电子受到正电中心的引力将会减弱,所以电子的质量需要进行修正。然后就进行替换就行了,因为有效质量一般小于惯性质量,所以在SI Ge 中的施主杂质电离能肯定小于0.05eV和0.1eV

三五族化合物中的杂质能级:

I 族和二族元素 可以提供空穴 所以能引入受主能级

三五族元素: 有两种可能

一种是等电子杂质效应  因为和三五族价电子数目相同,所以引入之后基本上是电中性的  如果电负性相差比较多 容易形成等电子陷阱, 电负性比原来该位置的原子大的话,能f俘获电子成为负电中心 反之就能俘获空穴成为正电中心。

那么问题来了,形成等电子陷阱之后,俘获载流子就会带电 那么问题来了,带完电就会因为库伦作用又能俘获另一种相反符号的载流子,形成束缚激子。

另一种是等电子络合物形成等电子陷阱。

四族元素:看取代的原子是三族还是五族  两种都能取代的性质成为杂质的双性行为。

六族元素:容易失去一个价电子 形成施主能级 

半导体中载流子的统计分布 状态密度 费米分布函数 f=(1+exp(E-Ef)/KT)^-1

玻尔兹曼分布函数exp(-E/kT)

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