半導(dǎo)體物理知識(shí)點(diǎn)及重點(diǎn)習(xí)題總結(jié)

1、基本概念題：基本概念題：第一章第一章半導(dǎo)體電子狀態(tài)半導(dǎo)體電子狀態(tài)1.11.1半導(dǎo)體半導(dǎo)體通常是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，其導(dǎo)帶在絕對(duì)零度時(shí)全空，價(jià)帶通常是指導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體和絕緣體之間的材料，其導(dǎo)帶在絕對(duì)零度時(shí)全空，價(jià)帶全滿，禁帶寬度較絕緣體的小許多。全滿，禁帶寬度較絕緣體的小許多。1.21.2能帶能帶晶體中，電子的能量是不連續(xù)的，在某些能量區(qū)間能級(jí)分布是準(zhǔn)連續(xù)的，在某些區(qū)間沒(méi)有能及分布。這些區(qū)間在能級(jí)圖中表現(xiàn)為帶狀，稱之為

2、能帶。1.21.2能帶論是半導(dǎo)體物理的理論基礎(chǔ)，試簡(jiǎn)要說(shuō)明能帶論所采用的理論方法。能帶論是半導(dǎo)體物理的理論基礎(chǔ)，試簡(jiǎn)要說(shuō)明能帶論所采用的理論方法。答：答：能帶論在以下兩個(gè)重要近似基礎(chǔ)上，給出晶體的勢(shì)場(chǎng)分布，進(jìn)而給出電子的薛定鄂方程。通過(guò)該方程和周期性邊界條件最終給出Ek關(guān)系，從而系統(tǒng)地建立起該理論。單電子近似：將晶體中其它電子對(duì)某一電子的庫(kù)侖作用按幾率分布平均地加以考慮，這樣就可把求解晶體中電子波函數(shù)的復(fù)雜的多體問(wèn)題簡(jiǎn)化為單體問(wèn)題。絕熱

3、近似：近似認(rèn)為晶格系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間沒(méi)有能量交換，而將實(shí)際存在的這種交換當(dāng)作微擾來(lái)處理。1.21.2克龍尼克克龍尼克—潘納模型解釋能帶現(xiàn)象的理論方法潘納模型解釋能帶現(xiàn)象的理論方法答案：答案：克龍尼克—潘納模型是為分析晶體中電子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和Ek關(guān)系而提出的一維晶體的勢(shì)場(chǎng)分布模型，如下圖所示VX克龍尼克克龍尼克—潘納模型的勢(shì)場(chǎng)分布潘納模型的勢(shì)場(chǎng)分布利用該勢(shì)場(chǎng)模型就可給出一維晶體中電子所遵守的薛定諤方程的具體表達(dá)式，進(jìn)而確定波函數(shù)并給出Ek關(guān)系

4、。由此得到的能量分布在k空間上是周期函數(shù)，而且某些能量區(qū)間能級(jí)是準(zhǔn)連續(xù)的（被稱為允帶），另一些區(qū)間沒(méi)有電子能級(jí)（被稱為禁帶）。從而利用量子力學(xué)的方法解釋了能帶現(xiàn)象，因此該模型具有重要的物理意義。1.21.2導(dǎo)帶與價(jià)帶導(dǎo)帶與價(jià)帶1.31.3有效質(zhì)量有效質(zhì)量有效質(zhì)量是在描述晶體中載流子運(yùn)動(dòng)時(shí)引進(jìn)的物理量。它概括了周期性勢(shì)場(chǎng)對(duì)載流子運(yùn)動(dòng)的影響，從而使外場(chǎng)力與加速度的關(guān)系具有牛頓定律的形式。其大小由晶體自身的E1.61.6直接帶隙材料直接帶隙材

5、料如果晶體材料的導(dǎo)帶底和價(jià)帶頂在k空間處于相同的位置，則本征躍遷屬直接躍遷，這樣的材料即是所謂的直接帶隙材料。1.61.6間接帶隙材料間接帶隙材料如果半導(dǎo)體的導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂在k空間中處于不同位置，則價(jià)帶頂?shù)碾娮游漳芰縿偤眠_(dá)到導(dǎo)帶底時(shí)準(zhǔn)動(dòng)量還需要相應(yīng)的變化第二章第二章半導(dǎo)體雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體雜質(zhì)和缺陷能級(jí)2.12.1施主雜質(zhì)受主雜質(zhì)施主雜質(zhì)受主雜質(zhì)某種雜質(zhì)取代半導(dǎo)體晶格原子后，在和周圍原子形成飽和鍵結(jié)構(gòu)時(shí)，若尚有一多余價(jià)電子，且該電子

6、受雜質(zhì)束縛很弱、電離能很小，所以該雜質(zhì)極易提供導(dǎo)電電子，因此稱這種雜質(zhì)為施主雜質(zhì)；反之，在形成飽和鍵時(shí)缺少一個(gè)電子，則該雜質(zhì)極易接受一個(gè)價(jià)帶中的電子、提供導(dǎo)電空穴，因此稱其為受主雜質(zhì)。2.12.1替位式雜質(zhì)替位式雜質(zhì)雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體硅以后，雜質(zhì)原子取代晶格原子而位于晶格點(diǎn)處，稱為替位式雜質(zhì)。形成替位式雜質(zhì)的條件：雜質(zhì)原子大小與晶格原子大小相近2.12.1間隙式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì)雜質(zhì)原子進(jìn)入半導(dǎo)體硅以后，雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置，稱

7、為間隙式雜質(zhì)。形成間隙式雜質(zhì)的條件：（1）雜質(zhì)原子大小比較?。?）晶格中存在較大空隙形成間隙式雜質(zhì)的成因半導(dǎo)體晶胞內(nèi)除了晶格原子以外還存在著大量空隙，而間隙式雜質(zhì)就可以存在在這些空隙中。2.12.1雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體造成的影響雜質(zhì)對(duì)半導(dǎo)體造成的影響雜質(zhì)的出現(xiàn)，使得半導(dǎo)體中產(chǎn)生了局部的附加勢(shì)場(chǎng)，這使嚴(yán)格的周期性勢(shì)場(chǎng)遭到破壞。從能帶的角度來(lái)講，雜質(zhì)可導(dǎo)致導(dǎo)帶、價(jià)帶或禁帶中產(chǎn)生了原來(lái)沒(méi)有的能級(jí)2.12.1雜質(zhì)補(bǔ)償雜質(zhì)補(bǔ)償在半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主