半导体物理学复习提纲(重点)

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1、第一章半导体中的电子状态§1.1锗和硅的晶体结构特征金刚石结构的基本特征§1.2半导体中的电子状态和能带电子共有化运动概念绝缘体、半导体和导体的能带特征。几种常用半导体的禁带宽度；本征激发的概念§1.3半导体中电子的运动有效质量导带底和价带顶附近的E(k)~k关系；半导体中电子的平均速度；有效质量的公式：。§1.4本征半导体的导电机构空穴空穴的特征：带正电；；；§1.5回旋共振§1.6硅和锗的能带结构导带底的位置、个数；重空穴带、轻空穴第二章半导体中杂质和缺陷能级§2.1硅、锗晶体中的杂质能级基本概念：施主杂质，受主杂质，杂质的电离能，杂质的补偿作用。§2.2Ⅲ—Ⅴ族化合

2、物中的杂质能级杂质的双性行为第三章半导体中载流子的统计分布热平衡载流子概念§3.1状态密度定义式：；导带底附近的状态密度：；价带顶附近的状态密度：§3.2费米能级和载流子的浓度统计分布Fermi分布函数：；Fermi能级的意义：它和温度、半导体材料的导电类型、杂质的含量以及能量零点的选取有关。1）将半导体中大量的电子看成一个热力学系统，费米能级是系统的化学势；2）可看成量子态是否被电子占据的一个界限。3）的位置比较直观地标志了电子占据量子态的情况，通常就说费米能级标志了电子填充能级的水平。费米能级位置较高，说明有较多的能量较高的量子态上有电子。Boltzmann分布函数：

3、；导带底、价带顶载流子浓度表达式：，导带底有效状态密度，价带顶有效状态密度载流子浓度的乘积的适用范围。§3.3.本征半导体的载流子浓度本征半导体概念；本征载流子浓度：；载流子浓度的乘积；它的适用范围。§3.4杂质半导体的载流子浓度电子占据施主杂质能及的几率是空穴占据受主能级的几率是施主能级上的电子浓度为：受主能级上的空穴浓度为电离施主浓度为：电离受主浓度为：费米能级随温度及杂质浓度的变化§3.5一般情况下的载流子统计分布§3.6.简并半导体1、重掺杂及简并半导体概念；2、简并化条件(n型)：，具体地说：1）ND接近或大于NC时简并；2）ΔED小，则杂质浓度ND较小时就发生

4、简并；3）杂质浓度越大，发生简并的温度范围越宽；4）简并时杂质没有充分电离；5）简并半导体的杂质能级展宽为能带，带隙宽度会减小。3、杂质能带及杂质带导电。第四章半导体的导电性§4.1载流子的漂移运动迁移率欧姆定律的微分形式：；漂移运动；漂移速度；迁移率，单位；不同类型半导体电导率公式：§4.2.载流子的散射.半导体中载流子在运动过程中会受到散射的根本原因是什么？主要散射机构有哪些？电离杂质的散射：晶格振动的散射：§4.3迁移率与杂质浓度和温度的关系描述散射过程的两个重要参量：平均自由时间，散射几率P。他们之间的关系，；1、电导率、迁移率与平均自由时间的关系。2、(硅的)电

5、导迁移率及电导有效质量公式：、3、迁移率与杂质浓度和温度的关系§4.4电阻率及其与杂质浓度和温度的关系各种半导体的电阻率公式：；不同温区电阻率的变化/不同温区载流子的散射机制。§4.7多能谷散射耿氏效应用多能谷散射理论解释GaAs的负微分电导。第五章非平衡载流子§5.1非平衡载流子的注入与复合非平衡态与非平衡载流子或过剩载流子；小注入；附加电导率：§5.2非平衡载流子的寿命非平衡载流子的衰减、寿命；复合几率：表示单位时间内非平衡载流子的复合几率，；复合率：单位时间、单位体积内净复合消失的电子-空穴对数。。§5.3准Fermi能级1、“准Fermi能级”概念2、非平衡状态下

6、的载流子浓度：3、“准Fermi能级”的含义1）从（5-10）可以看出，EFn-EF，EF-EFp越大，n和p值越大，越偏离平衡状态。反之也可以说，n和p越大，EFn和EFp偏离EF越远。2）EFn和EFp偏离EF的程度不同如n-type半导体n0>p0。小注入条件下：uΔn<n0，n≈n0，EFn比EF更靠近导带底，但偏离EF很小。uΔp>>p0，p=p0+Δp，p>p0，EFp比EF更靠近价带顶，且比EFn更偏离EF。可以看出：一般情况下，在非平衡状态时，往往总是多数载流子的准Fermi能级和平衡时的Fermi能级偏离不多，而少数载流子的准

7、Fermi能级则偏离很大。3）反映了半导体偏离热平衡态的程度。EFn-EFp越大，np越偏离ni2。EFn=EFp时，np=ni2。§5.4.复合理论非平衡载流子复合的分类以及复合过程释放能量的方式1、直接复合2、间接复合定量说明间接复合的四个微观过程：俘获电子过程：电子俘获率=rnn(Nt-nt)发射电子过程：电子产生率=s-nt，俘获空穴过程：空穴俘获率=rppnt发射空穴的过程：空穴产生率=s+(Nt-nt)，s+=rpp1有效复合中心能级的位置为禁带中线附近。§5.6.载流子的扩散运动。1、扩散流密度：；（单位时间通过