绪论半导体物理物理基础

《绪论半导体物理物理基础》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、半导体物理学刘瑶广西大学物理学院电子教研室Email:malena326@126.com2012年1半导体中的电子状态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6p－n结2半导体中杂质和缺陷能级半导体物第理七学版课程简介1学习目的课程简介2特点系统性容量大仍在飞速发展的学科学习方法掌握物理概念和物理模型掌握预备知识参考书目：1.黄昆,《半导体物理基础》，科学出版社2.DonaldA.Neamen，《半导体物理与器件》，电子工业出版社3.季振国，半导体物理，浙江大学出版社4.王长安，半

2、导体物理基础，上海科学技术出版社5.施敏，半导体器件-物理与工艺，科学出版社6.田敬民，半导体物理问题与习题，国防工业出版社1.半导体概述什么是半导体？半导体(semiconductor)，顾名思义就是指导电性介于导体与绝缘体的物质半导体的主要特征？半导体的电阻率可在很大范围内变化(1833-1931年)现象观察－－半导体所具有的负电阻温度系数、光电导效应、整流效应、光电池效应的发现1931年A.H.Wilson通过解薛定谔方程发展了能带理论1947年贝尔实验室发明晶体管半导体学科发展1947年S

3、hockley提出p-n结型晶体管，1952年提出第一个场效应管,Ebers发明晶闸管，1958年发明隧道二极管1958年：杰克-S-基尔比发明第一块集成电路1959年第一块单片集成系统，在Si衬底制备了真正的集成电路1971年由Intel公司制造出第一个微处理器4004半导体材料应用广泛微电子学：集成电路，量子器件光电子学：半导体激光器，探测器，光通讯，光电池半导体元素2.物质结构常见的半导体材料Elementsemiconductors:Si,Ge固体材料类型：晶体长程有序（至少在微米量级范围

4、有序排列）非晶体无序无定型(非晶)只在几个原子或分子尺度内有序多晶微米级范围内有序单晶整个固体中排列有序3.空间晶格晶体结构的周期性：基元：构成晶体的基本单元称为基元，由一种原子或多种原子（离子）组成的原子团构成格点：基元在晶格中的位置用基元中任一点（如重心）作为代表的点晶格：周期性排列的格点和它们之间的间距所形成的空间点阵布拉维格子：每个格点周围的情况完全相同的晶格称为布拉维格子基矢：晶格任一格点可表示为：Rl(r)=l1a1+l2a2+l3a3,a1、a2和a3为基矢。二维晶格原胞（固体物理学

5、原胞）：最小重复单元－－每个原胞只有一个格点(基元)晶胞（结晶学原胞）：为反映对称性选取的最小重复单元的几倍－－晶胞的边长称为晶格常数二维结构三维结构晶格常数：晶胞的边长晶轴：晶胞的三个方向4.基本的晶体结构简立方体心立方面心立方立方晶系－晶轴相互垂直，且边长相等的晶胞称为立方晶系的晶胞。例1体心立方结构的晶格常数为a=5A，确定其原子体密度。立方晶胞原胞立方晶系的复式格子－NaCl结构复式格子：基元含有2种或2种以上的原子。一维的复式格子a原胞：对于布拉维格子，每个原胞只含有一个原子。对于复式格

6、子：每个原胞中原子的数目=每个基元中原子数目金刚石结构闪锌矿结构六方结构hcp晶系和布拉维晶胞通常描写晶胞的六个物理量是三个基矢的长度和基矢之间的夹角，如图所示a，b，c，，，通常又称为晶格常数，可以由x射线确定根据a，b，c，，，的不同，晶格可分为七大晶系和十四种布拉维晶胞七大晶系晶系名称晶轴上的周期晶轴间的夹角三斜晶系abc90单斜晶系abc==90，90正交晶系abc===90四方晶系a=bc===90六角晶系a=bc=

7、=90，=120三角晶系a=b=c==90立方晶系a=b=c===90十四种布拉维晶胞三斜：简单单斜：简单，底心正交：简单，体心，面心，底心四方：简单，体心六角：简单三角：简单立方：简单，体心，面心属于每一晶系的空间格子，因为重复单元所包括的点子（格点、结点）不同，又可分为一种或几种类型。这样，七个晶系中共有14种重复单元，通常称为14种布拉维晶胞。14种布拉维晶胞中，按每个格子所包含的结点数目，又可分为原始格子、底心格子、体心格子和面心格子四种。5晶体结构的表征晶面，晶

8、向和指数晶体的一个基本特点是具有方向性，沿晶体的不同方向晶体的性质不同。晶体中原子排列成的直线称晶列，每个晶列定义一个方向称为晶向晶向指数：晶面的法向指数具体方向:[100]晶向指数的确定：如果沿着某一晶向，从一个原子到最近的原子的位移矢量为：Rl(r)=l1a1+l2a2+l3a3,，则该晶向就用l1、l2、l3来标志，写成[l1l2l3]。标志晶向的这组数称为晶向指数。以简立方晶格为例晶面：晶格的格点还可以看成分列在平行等距的平面系上，这样的平面称为晶面，晶面指数：标志不同的晶