半导体的基本能带结构

《半导体的基本能带结构》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、第七章半导体电子论半导体材料——一种特殊的固体材料固体能带理论的发展——半导体的研究起到了推动作用半导体材料与技术的应用发展——固体物理研究的深度与广度产生了推进作用半导体电子的运动是多样化的材料性质与杂质__光照__温度__压力等因素有密切关系半导体物理的研究——进一步揭示材料中电子各种形式的运动——阐明电子运动的规律07_01半导体的基本能带结构一般温度下__热激发使价带顶部有少量的空穴导带底部有少量的电子载流子——电子和空穴决定了半导体导电能力1半导体的带隙本征光吸收——光照将价带中的电子激发到导带中形成电子—

2、空穴对光子能量满足长波极限本征吸收边——发生本征光吸收的最大光的波长2本征边附近光的跃迁1)竖直跃迁——直接带隙半导体——电子吸收光子从价带顶跃迁到导带底状态能量_动量守恒光子的波矢——跃迁的过程中__电子的波矢可以看作是不变的准动量守恒的选择定则——电子初态和末态几乎在一条竖直线上价带顶和导带底处于k空间的同一点——竖直跃迁直接带隙半导体2)非竖直跃迁——间接带隙半导体——电子吸收光子的同时伴随吸收或发出一个声子且过程满足能量守恒能量守恒——电子吸收光子从价带顶跃迁到导带底状态动量守恒能量守恒——声子的准动量与电子

3、的相仿声子的能量——忽略不计——不计光子的动量非竖直跃迁——二级过程，发生几率比起竖直跃迁小得多零带隙半导体——带隙宽度为零——非竖直跃迁过程中——光子提供电子跃迁所需的能量——声子提供电子跃迁所需的动量——间接带隙半导体本征光吸收电导率和温度的关系电子－空穴对复合发光本征光吸收的逆过程带隙宽度的测量——导带底的电子跃迁到价带顶的空能级发出能量约为带隙宽度的光子3带边有效质量半导体基本参数之一——导带底附近电子的有效质量价带顶附近空穴的有效质量将电子能量按极值波矢展开在极值处，能量具有极值有效质量有效质量的计算动量算

4、符作用于布洛赫函数——微扰法第n个能带电子的波函数满足——布洛赫波——方程的解为晶格周期性函数求解方程&利用周期性函数解的条件布里渊区其它任一点的解可以用来表示如果已知处的解得到电子的全部能量微扰法的思想布里渊区中心用微扰法求附近的和满足的方程已知晶体中电子在的所有状态零级波函数——微扰项标记为——假设能带是非简并情况能量一级修正——为的一次项因为能量二级修正选择为主轴方向比较——消去交叉项诸多的中如果存在一个态——不为零——很小将起主要作用——导带点附近的有效质量——主要作用是价带____导带底与价带顶能量差最小

5、——只保留起主要作用的一项__分母能量差是带隙宽度——带隙宽度越小__有效质量越小有效质量几种半导体材料的带隙宽度与有效质量GaAs1.5eV0.07m21InP1.3eV0.07m19GaSb0.8eV0.04m17InAs0.46eV0.02m23InSb0.26eV0.013m20的情况使总是沿着对称轴的方向（111等）——有效质量往往是各向异性的——沿着对称轴方向的有效质量称为纵有效质量——垂直于对称轴方向的有效质量称为横向有效质量——在纵向和横向方向有贡献的n’能带不同纵向有效质量和横向有效质量是不同的利用

6、回旋共振方法测得的Ge,Si导带的有效质量1.640.0820.980.19