半导体物理学复习题

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1、半导体物理学复习题一：基本概念1.离子晶体，共价晶体离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。共价晶体：由共价键结合而成的晶体叫共价晶体。补充：晶体的分类（按原子结合力的性质分）离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。原子晶体：晶格格点上交替排列的是原子，依靠共价键结合而成。分子晶体：占据晶格中格点位置的是分子，依靠范德瓦耳斯力结合而成。金属晶体：晶格格点上排列着失去价电子的离子实，依靠金属键结合而成。2.布喇菲点阵（七大晶系，14种点阵）布喇菲点阵（格子）：实际晶体中，在基元上取一个等同点，这些点在空间中的分

2、布反映了基元在空间的排列结构，这些等同点在空间规则分布称为布喇菲点阵。（晶体中空间等同点的集合）补充：立方晶系：简立方(cP)、体心立方(cI)和面心立方(cF六方晶系：简六方(hP)四方晶系：简四方(tP)和体心四方(tI)三方晶系：有简六方(hP)和R心六方(hR)正交晶系：简正交(oP)、C心正交(oC)、体心正交(oI)和面心正交(oF)单斜晶系：有简单斜(mP)和C心单斜(mC三斜晶系：简三斜(aP3.原胞，晶胞原胞：构成布拉菲点阵的最小平行六面体，格点只能在顶点。晶胞：反映布拉菲点阵对称性的前提下，构成布拉菲点阵的平行六面体。除

3、顶点上外，内部和表面也可以包含格点。4.施（受）主杂质，施（受）主电离能施主杂质：杂质在硅、锗等半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。施主电离能：多余的一个价电子脱离施主杂质而成为自由电子所需要的能量。受主杂质：杂质在硅，锗等半导体中能接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心。受主电离能：使空穴挣脱受主杂质成为导电空穴所需要的能量。5.量子态密度，状态密度，有效状态密度量子态密度：k空间单位体积内具有的量子态数目。状态密度：能量E附近单位能量间隔内的量子态数。有效状态密度：1.深（浅）杂质能级深杂质能级：若杂质提供的施主能

4、级距离导带底较远；或提供的受主能能级距离价带顶较远，这种能级称为深能级，对应的杂质称为深能级杂质。浅杂质能级：通常情况下，半导体中些施主能级距离导带底较近；或受主能能级距离价带顶较近。这种能级称为浅能级，对应的杂质称为浅能级杂质。2.空穴空穴：把满带中的空状态假想为的一个带正电的“粒子”。3.有效质量有效质量：将晶体中电子的加速度与外加的作用力联系起来，并且包含了晶体中的内力作用效果。补充：有效质量的意义：★有效质量概括了晶体中电子的惯性质量以及晶体周期势场对电子的作用。★引入有效质量后，晶体中电子所受的外力与加速度的关系与牛顿第二定律类似

5、，只用用有效质量代替惯性质量即可。决定有效质量大小的因素：★有效质量与电子所处的状态及能带结构有关;★有效质量反比于能谱曲线的曲率；★有效质量在能带底附近为正值，能带顶附近为负值;★有效质量各向异性:一般地,沿晶体不同方向的有效质量不同。只有当等能面是球面时，有效质量各向同性。4.理想半导体（实际半导体）理想的半导体：无限大的、既没有杂质和缺陷,也没有晶格振动和电子间的相互碰撞（四ppt25）补充：★理想的半导体的电阻为零:★实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？答：（1）理想半导体：假设晶格原子严格按周期性排列并静止在格点位置上，实际

6、半导体中原子不是静止的，而是在其平衡位置附近振动。（2）理想半导体是纯净不含杂质的，实际半导体含有若干杂质。（3）理想半导体的晶格结构是完整的，实际半导体中存在点缺陷，线缺陷和面缺陷等。★实际晶体是不完整性，杂质、缺陷、晶格热振动将对电子产生散射，使电子重新趋于对称分布，电流变为零，即存在电阻。5.直接（间接）复合直接复合：电子在导带和价带之间直接跃迁而产生复合间接复合：电子和空穴通过禁带的能级进行复合6.复合率，产生率载流子复合率：单位时间单位体积内复合掉的电子-空穴对数。载流子的产生率：单位时间单位体积内产生的电子-空穴对数。7.陷阱，

7、陷阱中心陷阱效应：杂质或缺陷能收容非平衡载流子的作用称为陷阱效应。陷阱和陷阱中心：有显著陷阱效应（积累的非平衡载流子数目可以与非平衡载流子数目相比拟）的杂质或缺陷能级称为陷阱，而相应的杂质或缺陷称为陷阱中心。电子陷阱：能收容电子的杂质或缺陷能级。空穴陷阱：能收容空穴的杂质或缺陷能级。1.平衡态，非平衡态，稳定态平衡态：半导体中载流子浓度不随时间变化且满足非平衡态：当半导体受到外界作用(如：光照等)后,载流子分布将与平衡态相偏离,此时的半导体状态称为非平衡态。此时载流子浓度不满足稳定态：当半导体受到的外界作用稳定一定时间后,载流子浓度将不随时

8、间变化,此时的半导体的状态称为稳定态。此时载流子浓度也不满足：2.费米能级，准费米能级准费米能级：由于同一能带内，电子的跃迁非常迅速和频繁，因此，即使在非平衡状态下，导带中的电子