半導(dǎo)體的能帶圖

1、 重要半導(dǎo)體的能帶圖（參考資料）XieMeng-xian.（電子科大，成都市）能帶結(jié)構(gòu)就是晶體電子的能量E與波矢k之間的關(guān)系曲線(xiàn)?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出了許多能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算方法和實(shí)驗(yàn)方法，并且對(duì)于一系列半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了理論計(jì)算和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。能帶結(jié)構(gòu)的計(jì)算一般都是在一定的晶格周期性勢(shì)場(chǎng)形式下、基于單電子近似來(lái)求解Schrodinger方程；這里重要的是如何選取晶格周期性勢(shì)場(chǎng)的近似模型。因此，依據(jù)勢(shì)場(chǎng)模型的選取就有多種不同的計(jì)算能帶結(jié)構(gòu)的方法，例如Hartree-Fock方法、量子缺陷方法、贋勢(shì)方法等。654321012345益7654321012345765432101234v)35151!VMrM

2、765432101234圖1若干半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)（計(jì)算）圖1是采用贗勢(shì)方法計(jì)算而得到的若干重要半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)圖（未考慮電子自旋）。見(jiàn)到，圖中所有半導(dǎo)體的價(jià)帶頂都位于Brillouin區(qū)中心（廠點(diǎn)），然而導(dǎo)帶底卻不一定；因此就有所謂直接躍遷能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體（直接禁帶半導(dǎo)體）和間接躍遷能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體（間接禁帶半導(dǎo)體）之分：Si、Ge、GaP、AlP、AlSb、AlAs等是間接禁帶半導(dǎo)體；GaAs、InP、InAs、InSb、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe等是直接禁帶半導(dǎo)體。a-Sn（灰錫）具有金剛石型的晶體結(jié)構(gòu)，它是一種半金屬（即禁帶寬度為0的半導(dǎo)體）；其他類(lèi)似的半金屬有HgS

3、e和HgTe。圖2圖5示出的是一些重要的寬禁帶半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。這些新型的半導(dǎo)體往往被稱(chēng)為第三代半導(dǎo)體材料（第一代是Si,第二代是GaAs）。GaN、AlN、InN是直接禁帶半導(dǎo)體，SiC、BN是間接禁帶半導(dǎo)體。它們?cè)诟吖β省⒏邷?、微波、低噪聲等?yīng)用領(lǐng)域內(nèi)具有優(yōu)良的性能；特別，氮化鎵基的半導(dǎo)體不僅在微波領(lǐng)域、而且在高效率發(fā)光（藍(lán)色光）領(lǐng)域內(nèi)，都表現(xiàn)出了突出的成效。3OOKE.E,=3.2eV,El=4.85.leVE,=4.6eV,EB=0.02eV300KA谷圖3兩種氮化鎵的能帶結(jié)Eml=4.5-5.3eV,EA=4.7-5.ScVE,-3.39eV,E=0.008eV,E=0.04eV輕空穴帑圖4三種氮化硼的能帶結(jié)構(gòu)AIN-谷KM.0波矢劈裂帶輕空穴帶Eg=6.9eV,兔匸力敘瓦丸兇亦M心谷300KInN谷0劈裂帶輕空穴帶重空穴帶能量M-yEm=1.9-2.J5eV,Ea=2.6-4.7cV,E=0,017eV