《固体物理简介》PPT课件

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1、第19章固体物理简介类型结合力方向性饱和性性能导电性硬度熔点离子晶体离子键无弱高共价晶体共价键有很低高分子晶体范德瓦耳斯键无低差金属晶体金属键无好§19.1晶体结构和晶体分类一.晶体分类1二.晶体结构面心立方结构立方结构在晶体中，原子或离子周期性重复排列，形成晶格，或称为空间点阵。2金刚石体心立方3§19.2固体能带结构固体晶体非晶体周期排列，形成空间点阵由大量原子组成主要特征一.固体的能带1.单个原子的状态及能级*单个原子核外电子的状态有四个量子数定nlmlmsnlmlms——1nlml———2nl

2、—————2(2l+1)n——————2n2量子态数4*原子的能量与nl有关*壳层中电子的分布遵循泡利不相容原理和能量最低原理能级图：n=1l=0n=2l=0,1n=3l=0,1,2n代表一个主壳层1s2s2p3s3p3d一个主壳层中包括支壳层n相同——同一主壳层n相同而l不同——同一主壳层的不同支壳层*电子在核外壳层分布52.晶体中原子的能级*电子共有化由于晶体中原子紧密排列，相邻原子的外电子壳层有一定程度的重叠（即电子云有不同程度的重叠），电子可以在相邻原子的同一能级的同一轨道上转移，在整个晶体内

3、运动，即电子属于晶体。*能级分裂成能带电子做共有化运动，由于电子之间有相互影响，在相应轨道上（相同的nl）做共有化运动的电子的能量又稍有不同。设N个原子组成晶体，则晶体中每个原子原来的每条能级都分裂成N个新能级：6最多容纳电子数2×N2×N2×N6×N6×N10×N由于N非常大，而新能级与原来能级很接近，所以二相邻能级间能量差非常小，可认为是连续的。N个新能级的能量范围DE称为能带宽度。每个能带可容纳电子数：2(2l+1)N73.几个名词（P442~444）*禁带*满带*空带*价带*导带8二.绝缘体、

4、导体、半导体（P448）价带0.1~1.5eV半导体3~6eV绝缘体价带满带9锂镁铜铝银导体（三种情况）10三.本征半导体、杂质半导体（P450）1.本征半导体——纯净的半导体（无杂质、无缺陷）导电机构：电子、空穴导电，导电性弱电子、空穴数目相同总电流=电子电流+空穴电流112.杂质半导体：n型、p型（1）n型：在四价元素中用扩散法掺入少量五价元素杂质能级满带10-2eV施主能级12（2）p型：在四价元素中掺入少量三价元素杂质能级满带受主能级10-2eV空穴13四.pn结（P452）pn结中的电场和电

5、势差p区能带升高，n区能带降低，形成势垒14pn结中电场减弱，势垒降低，电子、空穴扩散容易，形成正向宏观电流，并随电压变化。pn结中电场增强，势垒增高，电子、空穴扩散困难，形成很小的反向电流。正向电压反向电压EEpn结处于导通状态pn结处于阻塞状态1510203010200.40.82030半导体光电检测器pn结单向导电性pn结伏安特性曲线U/VI/mA正向反向击穿电压169.若在四价元素半导体中掺入五价元素原子，则构成___型半导体，参与导电的载流子多数是______。在所给能级图中定性画出其施主或

6、受主能级示意图：导带满带E作业三.P397.纯净锗吸收辐射的最大波长l=1.9mm，锗的禁带宽度为___。8.本征半导体硅的禁带宽度是1.14eV，它能吸收辐射的最大波长是________。1090nmn电子施主能级1710.激发本征半导体中传导电子的几种方法有（1）热激发（2）光激发（3）用三价元素掺杂（4）用五价元素掺杂，对于纯锗和纯硅这类本征半导体，在上述方法中能激发其传导电子的有：____________________。受主能级（1），（2），（4）导带满带E11.在半导体晶体硅中掺入适量的

7、铝（z=13），会形成___型半导体，并大致画出其能带结构示意图：p18