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

1、基本概念基本概念題：第一章第一章半導(dǎo)體電子狀子狀態(tài)1.1半導(dǎo)體通常是指通常是指導(dǎo)電導(dǎo)電能力介于能力介于導(dǎo)體和體和絕緣絕緣體之體之間的材料，其的材料，其導(dǎo)帶導(dǎo)帶在絕對絕對零度零度時(shí)全空，價(jià)全空，價(jià)帶全滿，禁，禁帶寬帶寬度較絕緣較絕緣體的小體的小許多。多。1.2能帶晶體中，電子的能量是不連續(xù)的，在某些能量區(qū)間能級分布是準(zhǔn)連續(xù)的，在某些區(qū)間沒有能及分布。這些區(qū)間在能級圖中表現(xiàn)為帶狀，稱之為能帶。1.2能帶論帶論是半是半導(dǎo)體物理的理體物理的理論

2、基礎(chǔ)，試簡試簡要說明能明能帶論帶論所采用的理所采用的理論方法。方法。答：答：能帶論在以下兩個(gè)重要近似基礎(chǔ)上，給出晶體的勢場分布，進(jìn)而給出電子的薛定鄂方程。通過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某一電子的庫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)雜的多體問題簡化為單體問題。絕熱近似：近似認(rèn)為晶格系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間沒有能量交換，而將實(shí)際存在的這種交換當(dāng)作微

3、擾來處理。1.2克龍尼克尼克—潘納模型解模型解釋能帶現(xiàn)帶現(xiàn)象的理象的理論方法方法答案：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場分布模型，如下圖所示VX克龍尼克克龍尼克—潘納模型的勢場分布潘納模型的勢場分布利用該勢場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。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)間能級是準(zhǔn)連續(xù)的（被稱為允帶），另一些區(qū)間

4、沒有電子能級（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。1.2導(dǎo)帶導(dǎo)帶與價(jià)與價(jià)帶1.3有效有效質(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。它概括了周期性勢場對載流子運(yùn)動(dòng)的影響，從而使外場力與加速度的關(guān)系具有牛頓定律的形式。其大小由晶體自身的Ek1.6直接直接帶隙材料隙材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。1.6間接帶

5、隙材料隙材料如果半導(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)雜質(zhì)和缺陷能和缺陷能級2.1施主施主雜質(zhì)雜質(zhì)受主受主雜質(zhì)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

6、、提供導(dǎo)電空穴，因此稱其為受主雜質(zhì)。2.1替位式替位式雜質(zhì)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2.1間隙式隙式雜質(zhì)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)除了晶格原子以為還存在著大量空隙，而間隙式雜質(zhì)

7、就可以存在在這些空隙中。2.1雜質(zhì)對雜質(zhì)對半導(dǎo)體造成的影響體造成的影響雜質(zhì)的出現(xiàn)，使得半導(dǎo)體中產(chǎn)生了局部的附加勢場，這使嚴(yán)格的周期性勢場遭到破壞。從能帶的角度來講，雜質(zhì)可導(dǎo)致導(dǎo)帶、價(jià)帶或禁帶中產(chǎn)生了原來沒有的能級2.1雜質(zhì)補(bǔ)償雜質(zhì)補(bǔ)償在半導(dǎo)體中同時(shí)存在施主和受主時(shí)，施主能級上的電子由于能量高于受主能級，因而首先躍遷到受主能級上，從而使它們提供載流子的能力抵消，這種效應(yīng)即為雜質(zhì)補(bǔ)償。2.1雜質(zhì)電雜質(zhì)電離能離能雜質(zhì)電離能是雜質(zhì)電離所需的最少