半导体物理补充知识

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1、半导体物理学主讲人：代国章物理楼110室，13786187882Email:gzdai2011@csu.edu.cn课程代码：14010022课程性质：专业课程/选修课学分：3.0时间：周二（7,8）、（单周）周三（1,2）教室：D座103课程特点：内容广、概念多，理论和系统性较强。课程要求：着重物理概念及物理模型；基本的计算公式课程考核：考勤（10%），作业（20%），期末（70%）课程简介1教材刘恩科，朱秉升，罗晋生编著《半导体物理学》(第七版)，电子工业出版（2011）参考资料刘恩科，朱秉升，罗晋生编著《半导体物理学》(第六版)

2、，电子工业出版社（2003）《半导体物理》，钱佑华，徐至中，高等教育出版社2003《半导体器件物理》(第3版)，耿莉，张瑞智译

3、(美)S.M.Sze, KwokK.Ng著，西安交通大学出版社2008《SemiconductorPhysicsandDevices:BasicPrinciples》3rdEd.半导体物理与器件--基本原理(第3版)(美)DonaldA.Neamen清华大学出版社2003《半导体物理学学习辅导与典型题解》--高等学校理工科电子科学与技术类课程学习辅导丛书，田敬民电子工业出版社2006半导体物理讲义与视频资料，

4、蒋玉龙课程简介2课程简介3课程简介413.非晶态半导体1.半导体中的电子状态2.半导体中杂质和缺陷能级3.半导体中载流子的统计分布4.半导体的导电性5.非平衡载流子基本知识和性质6.p-n结7.金属和半导体的接触8.半导体表面与MIS结构9.半导体异质结构接触现象10.半导体的光学性质和光电与发光现象11.半导体的热电性质12.半导体磁和压阻效应特殊效应半导体概要1一、什么是半导体(semiconductor)？带隙电阻率半导体概要2二、半导体的主要特征：温度对半导体的影响半导体概要3杂质对半导体电阻率的影响光照对半导体的影响半导体概

5、要4三、半导体的主要应用领域半导体概要5LED照明IC光电器件半导体－一个充满前途的领域！第1章半导体中的电子状态1.1半导体的晶格结构和结合性质1.2半导体中的电子状态和能带1.3半导体中电子的运动有效质量1.4本征半导体的导电机构空穴1.5回旋共振1.6硅和锗的能带结构*1.7Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体的能带结构*1.8Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体的能带结构*1.9Si1-xGex合金的能带*1.10宽禁带半导体材料一、晶体结构1.1半导体的晶格结构和结合性质1晶体的基本特点组成晶体的原子按一定的规律周期性重复排列而成固定的熔点硅的溶点:142

6、0oC,锗的熔点:941oC单晶具有方向性:各向异性理想晶体是由全同的结构单元在空间无限重复而构成的；结构单元组成：单个原子（铜、铁等简单晶体）多个原子或分子（NaCd2，1192个原子组成最小结构单元；蛋白质晶体的结构单元往往由上万了原子或分子组成）；晶体结构用点阵来描述，在点阵的每个阵点上附有一群原子；这样一个原子群成为基元；基元在空间重复就形成晶体结构。1.1半导体的晶格结构和结合性质2基元和晶体结构每个阵点上附加一个基元，就构成晶体结构；每个基元的组成、位形和取向都是全同的；相对一个阵点，将基元放在何处是无关紧要的；基元中的原

7、子数目，可以少到一个原子，如许多金属和惰性气体晶体；也可以有很多个（超过1000个）1.1半导体的晶格结构和结合性质3晶胞与初基晶胞（原胞）晶胞：能完整反映晶体内部原子或离子在三维空间分布之化学-结构特征的平行六面体单元。通过适当平移操作，晶胞可以填充整个空间初级晶胞(原胞)：晶体中最小重复单元一个初基晶胞是一个体积最小的晶胞初基晶胞中的原子数目（密度）都是一样的初基晶胞中只含有一个阵点（平行六面体的8个角隅，1/8共享）原胞往往不能反映晶体的对称性,晶胞一般不是最小的重复单元。其体积（面积）可以是原胞的数倍1.1半导体的晶格结构和结

8、合性质4晶胞：a,b,c轴围成的六面体原胞：a1,a2,a3围成的六面体三维点阵的类型1.1半导体的晶格结构和结合性质5平行六面体的三个棱长a、b、c和及其夹角α、β、γ，可决定平行六面体尺寸和形状，这六个量亦称为点阵常数。按点阵参数可将晶体点阵分为七个晶系，产生14种不同点阵类型。14种三维点阵金刚石型晶体结构1.1半导体的晶格结构和结合性质6半导体有:元素半导体如Si、Ge原子结合形式：共价键每个原子周围都有4个最近邻的原子，组成一个正四面体结构。4个原子分别处在正四面体的顶角上，任一顶角上的原子和中心原子各贡献一个价电子为该两个

9、原子所共有，共有的电子在两个原子之间形成较大的电子云密度，通过他们对原子实的引力把两个原子结合在一起；晶胞：面心立方对称两套面心立方点阵沿对角线平移1/4套构而成;闪锌矿晶体结构1.1半导体的晶格结构和结合性质7材料:Ⅲ