电子科技大学半导体物理学课件--半导体中的电子状态

《电子科技大学半导体物理学课件--半导体中的电子状态》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1半导体物理罗小蓉电子科技大学微电子与固体电子学院课程任务阐述半导体的主要性质和半导体物理的基础理论，掌握半导体的基本测量技术和基本原理，以适应后续专业课程的学习。《半导体物理》是专业基础课和学位课，三大核心课程之一《半导体物理学》:揭示半导体主要性质，探讨半导体在热平衡态和非平衡态下所发生的物理过程、规律以及相关应用，通过实验加深对半导体物理理论的理解，掌握半导体的测量技术和基本原理，以适应后续专业课程的学习和将来工作的需要。课程任务1、理论教学(60学时)每章完成课后作业，平时成绩评判标准之一2、实验教学(8学时)认真完成实验，写出实验报告，获得实验分。3、课程设计(4学时)教学计划和要

2、求教材：《半导体物理学》(第7版)刘恩科等国防工业出版社参考资料：《半导体物理学》上册叶良修编；《半导体物理学》顾祖毅编；《PhysicsofSemiconductorDevices》施敏.先修课程：《统计物理》，《固体物理》；后续课程：《晶体管原理》,《功率半导体器件》,《半导体器件物理》2半导体性能半导体中电子的状态，能带半导体中杂质和缺陷能级载流子的统计分布半导体的导电性非平衡载流子金属/半导体的接触MIS结构第一章半导体中电子状态第二章半导体中杂质和缺陷能级第三章半导体中载流子的统计分布第四章半导体的导电性第五章非平衡载流子第七章金属和半导体的接触第八章半导体表面与MIS结构目录一一

3、..半导体物理知识框架半导体物理知识框架主体载流子基本应用MIS结构金属/半导体接触pn结(《半导体器件》讲述)绪言基础晶体结构能带结构半导体物理半导体物理二.半导体物理的发展概况（一）历史（一）历史SiSi导电性导电性二极管二极管晶体管晶体管ICIC技术；技术；MOSFETMOSFET发明，发明，((超超))大规模大规模ICIC产业化产业化超晶格超晶格电子管晶体管集成电路（二）电子器件与电路的发展超大规模集成电路第一章半导体中的电子状态Contents:Contents:11..半导体的晶体结构和结合性质半导体的晶体结构和结合性质2.2.半导体中的电子状态和能带半导体中的电子状态和能带3.

4、3.半导体中电子的运动－有效质量半导体中电子的运动－有效质量4.4.本征半导体的导电机构－空穴本征半导体的导电机构－空穴5.5.锗、硅、砷化镓的能带结构锗、硅、砷化镓的能带结构6.Si6.Si11--xxGeGexx合金以及宽禁带半导体的能带的能带合金以及宽禁带半导体的能带的能带3半导体的性质电子状态及运动特点多体薛定谔方程单电子近似简化能带论单电子近似:每个电子在周期性排列且固定不动的原子核势场及其它大量电子的平均势场中运动，此势场是周期性变化的，周期与晶格周期相同。§1.1半导体的晶体结构和结合性质金刚石型结构金刚石型结构SiSi，，GeGe((ⅣⅣ族族元素半导体元素半导体))闪锌矿型结

5、构闪锌矿型结构GaAsGaAs，，ZnSZnS纤锌矿型结构纤锌矿型结构ZnSZnS常用半导体的主要晶体结构(a)4个共价键组成正四面体构成，配位数为4。1.1.1金刚石型结构和共价键面心立方的晶胞(b)结晶学原胞金刚石结构型晶胞4琠立方对称，两个面心立方晶格沿体对角线移动1/4对角线长度套构而成的复式格子。琠立方顶角和面心上的原子与立方体内的4个原子不对等，每个晶胞包含8个原子晶胞{}100面的投影(c)固体物理学原胞每个固体物理学原胞包含两个不等价的原子面心立方金刚石型结构ABCA(111)面的密堆积双原子层1.1.2闪锌矿型结构(a)结晶学原胞5(b)（111）面的堆积在（110）面的投

6、影双原子层电偶极层[111][110](2)立方对称；每个晶胞含有4个Ⅲ-Ⅴ族化合物分子；(3)固体物理学原胞包含一个Ⅲ族原子和一个Ⅴ族原子；闪锌矿结构特点(1)混合键组成，共价键占优势。混合键：原子间电负性略有差异,同时含有共价键和离子键成分；⎟⎠⎞⎜⎝⎛－－－111()111(4)双原子层形成电偶极,从Ⅲ族原子到相邻Ⅴ族原子的方向为[111]方向。Ⅲ族原子层为面，Ⅴ族原子层面，两个面的物理、化学性质不同1.1.3.纤锌矿结构(a)纤锌矿结构正四面体构成,六方对称(b)（001）面的堆积电偶极层(001)−[001][001]−ⅡⅥ(3)双原子层形成电偶极，规定从Ⅱ族原子到相邻Ⅵ族原子的方

7、向为[001]方向。Ⅱ族原子层为，Ⅵ族原子层，两个面的物理、化学性质不同⎟⎠⎞⎜⎝⎛－100()001(1)混合键组成，离子键占优势纤锌矿结构特点(2)正四面体构成,六方对称；纤锌矿结构和闪锌矿结构共同点：正四面体构成，每个原子被4个异族原子包围，配位数为4。混合键组成，固体物理学原胞包含两个不同族的原子。纤锌矿结构：六方对称性，离子键占优势。闪锌矿结构：立方对称，共价键占优势。不同点：6§1.2半导体的电子