固體物理與半導(dǎo)體知識點歸納整理2

1、學(xué)習必備 歡迎下載固體物理與半導(dǎo)體物理符號定義：EC 導(dǎo)帶底的能量 EV 導(dǎo)帶底的能量NC 導(dǎo)帶的有效狀態(tài)密度NV 價帶的有效狀態(tài)密度n0 導(dǎo)帶的電子濃度 ni 本征載流子濃度 Ei 本征費米能級p0 價帶的電子濃度 Eg=ECEV 禁帶寬度 EF費米能級p EF空穴準費米能級n EF電子準費米能級NA 受主濃度ND 施主濃度nD 施主能級上的電子濃度pA 受主能級上的空穴濃度ED 施主能級 EA 受主能級 n + D電離施主濃度 p-A電離受主濃度 半導(dǎo)體基本概念：滿帶：整個能帶中全部能態(tài)都被電子填滿；空帶：整個能帶中完全沒有電子填充； 如有電子由于某種緣由進入空帶,也具有導(dǎo)電性,所以空帶也

2、稱導(dǎo)帶；導(dǎo)帶：整個能帶中只有部分能態(tài)被電子填充；價帶：由價電子能級分裂而成的能帶；絕緣體、半導(dǎo)體的價帶是滿帶；禁帶：能帶之間的能量間隙,沒有答應(yīng)的電子能態(tài)；1、什么是布拉菲格子 . 答：假如晶體由一種原子組成, 且基元中僅包含一個原子, 就形成的晶格叫做布拉菲格子；2、布拉菲格子與晶體結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系. 答：布拉菲格子基元晶體結(jié)構(gòu)；3、什么是復(fù)式格子 .復(fù)式格子是怎么構(gòu)成 . 答：復(fù)式格子是基元含有兩個或兩個以上原子的晶格 或多個相同的布拉菲格子以確定的方位套購而成；4、厡胞和晶胞是怎樣選取的 .它們各自有什么特點 . 可是同類、異類 ；復(fù)式格子由兩個答：厡胞選取方法：體積最小的周期性 以基矢為

3、棱邊圍成 的平行六面體 ,選取方法不唯獨,但它們體積相等,都是最小的重復(fù)單元；特點：1只考慮周期性, 體積最小的重復(fù)單元； 2格點在頂角上, 內(nèi)部和面上沒有格點；3每個原胞只含一個格點； 4體積：a1.a2a3；5原胞反映了晶格的周期性,各原胞學(xué)習必備 歡迎下載中等價點的物理量相同；晶胞選取方法：考慮到晶格的重復(fù)性,而且仍要考慮晶體的對稱性,選取晶格重復(fù)單元；特點： 1既考慮了周期性又考慮了對稱性所選取的重復(fù)單元； 體積不肯定最小 ；2體心或面心上可能有格點；3包含格點不止一個； 4基矢用 a,b,c 表示；5、如何在復(fù)式格子中找到布拉菲格子 .復(fù)式格子是如何選取厡胞和晶胞的 . 答：復(fù)式格子

4、中找到布拉菲格子方法：將四周相同的原子找出；6、金剛石結(jié)構(gòu)是怎樣構(gòu)成的 . 答：兩個由碳原子組成的面心立方沿立方體體對角線位移 7、氯化鈉、氯化銫的布拉菲格子是什么結(jié)構(gòu) . 1/4 套購而成；答：氯化鈉布拉菲格子是面心立方；氯化銫的布拉菲格子是簡潔立方；8、密積累有幾種密積結(jié)構(gòu).它們是布拉菲格子仍是復(fù)式格子. 答：密積累有兩種密積結(jié)構(gòu)；密積六方是復(fù)式格子,密積立方是布拉菲格子；9、8 種獨立的基本對稱操作是什么 . 答：8 種獨立的基本對稱操作：C 1、C 2、C 3、C 4、C 6、I、S 410、7 大晶系是什么 . 答： 7 大晶系是：立方、四方、六方、三方、正交、單斜、三斜；11、怎樣

5、確定晶列指數(shù)和晶面指數(shù) . 答：晶列指數(shù)確定：以某個格點為原點,以 a、b、c 為厡胞的 3 個基矢、就晶格中任一各點的位矢可以表示為：Rl m a n b p c,將 m、n、p 化為互質(zhì)的整數(shù) m、n、p,求的晶列指數(shù) m n p ,晶列指數(shù)可正、可負、可為零；晶面指數(shù)確定： 1找出晶面在三基矢方向的截距； 2化截距的倒數(shù)之比為互質(zhì)整數(shù)之比；3h1h2h3晶面指數(shù)；12、通過原點的晶面如何求出其晶面指數(shù) . 答：晶面指數(shù)是指格點分布在一系列相互平行的平面上晶面,故將原點的晶面沿法線方向平移一段距離,找出晶面在三基矢方向的截距,化截距的倒數(shù)之比為互質(zhì)整數(shù)之比,h1h2h3晶面指數(shù)；. 答：倒

6、數(shù)關(guān)系；13、晶面指數(shù)與晶面在三坐標軸上的截距之間的關(guān)系14、倒格子的定義 .正倒格子之間的關(guān)系 . 答：倒格子的定義：周期分布點子所組成的格子,描述晶體結(jié)構(gòu)周期性的另一種類型的格子；倒格子基矢的定義：設(shè)晶格學(xué)習必備歡迎下載a 1、a2、a3,就對應(yīng)的倒格子厡胞基矢正格子 厡胞的基矢為為b 1、b 2、b 3；就b i. aj2ij2當ij2 的整數(shù)倍；0當ij正倒格子之間的關(guān)系： 1原胞體積之間的關(guān)系* 23/；2倒格矢與一族平行晶面之間的關(guān)系；3正格矢與倒格矢的點積為4正倒格子互為傅里葉變換；15、一維單原子晶格的色散關(guān)系.色散關(guān)系周期性的物理意義 . 答：一維單原子晶格的色散關(guān)系：qma

7、xsin1qa 色散關(guān)系周期性的物理意義：2maxsin1qa 的一個基本周期為/a/a,那么周期之外的點q可以用基本周期2在內(nèi)的一個點 q 來等效即是：qq2nMn1,2.a16、一維雙原子晶格的色散關(guān)系. mM2m22Mmcos2qa答：一維雙原子色散關(guān)系：2Mm17、同一厡胞內(nèi)兩種原子有什么振動特點. 答：同一厡胞內(nèi)兩種原子振動特點：1聲學(xué)波的振動：同一原胞內(nèi)相鄰的兩種原子傾向于沿同一方向振動；長波極限：原胞 中兩種原子的位相、振幅完全一樣,長聲學(xué)波反映的是原胞質(zhì)心的振動；短波極限：輕原子不振動,重原子振動；2光學(xué)波的振動：同一原胞內(nèi)相鄰的兩種原子作反方向振動；長波極限：原胞內(nèi)不同原 子

8、振動位相相反,長光學(xué)波反映的是原胞質(zhì)心不動；短波極限：重原子不振動,輕原子振動；18、晶格振動的格波數(shù)、格波支數(shù)及總格波數(shù)是如何確定的 . 答：波矢數(shù) q 的取值數(shù) 原胞數(shù) N；格波支數(shù)原胞內(nèi)原子的自由度數(shù) 3n ；總格波數(shù)晶體內(nèi)原子的總自由度數(shù) 3Nn；19、聲子這個概念是怎樣引出的.它是怎樣描述晶格振動的 . 答：聲子概念由來：獨立的簡諧振子的振動來表述格波的獨立模式；聲子描述晶格振動：1聲子是能量攜帶者,一個聲子具有能量為 l；2 l中的 l 從 1 3Nn, l 不同表示不同種類的聲子,共有 3Nn 種聲子；3ln 為聲子數(shù),說明能量為學(xué)習必備歡迎下載l的聲子有l(wèi)n 個；4頻率為l的格

9、波能量變化了lnl,這一過程產(chǎn)生了ln 個能量為l的聲子；5聲子是玻色子,遵循玻色統(tǒng)計；n le/11. KB T20、駐波邊界條件與行波邊界條件下的狀態(tài)密度分別怎么表示答：駐波邊界條件狀態(tài)密度：一維：L1二維：L2三維：L3行波邊界條件狀態(tài)密度：一維：21二維：22三維：23LLL21、一維、二維、三維晶格的能級密度如何求出. 答：一維晶格的能級密度：駐波：2 L1dk /dE行波：221dk /dE其中：E2k2L2 m二維晶格的能級密度：駐波：2 L22kdk /dE行波：2222kdk /dEL三維晶格的能級密度：駐波：2 L34k2dk /dE行波：2234k2dk /dEE FEK

10、BT空穴L22、在什么情形下電子的費米統(tǒng)計可用玻爾茲曼分布來描述. 答：在EEFKBT電子的費米統(tǒng)計可用玻爾茲曼分布來描述；在的費米統(tǒng)計可用玻爾茲曼分布來描述；23、布洛赫定理的內(nèi)容是什么 . 答：布洛赫定理的內(nèi)容：在周期性勢場中運動的電的波函數(shù)子是布洛赫波函數(shù),等于周期性函數(shù)ukr與自由平面波因子相乘,即KruKrexpik. r,uKruKrRe. 電子在布洛赫波函數(shù)函數(shù)的周期性與勢場周期性相同；ux表示電子在原胞中的運動；ik e晶體中共有化運動；24、禁帶顯現(xiàn)的位置和禁帶寬度與什么有關(guān) . 答：禁帶顯現(xiàn)的位置與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)；禁帶寬度與周期勢場有關(guān)；25、每個能帶能容納的電子數(shù)與什么有關(guān)

11、 . 學(xué)習必備 歡迎下載答：每個能帶能容納的電子數(shù)為2N,與厡胞數(shù)有關(guān)；26、如何運用緊束縛近似出的能量公式 . 答：緊束縛近似出的能量公式：E E 0 exp k . m m找出近鄰原子的個數(shù) m,以某一個原子為原點,求出矢量,帶入能量公式便可得到晶體 中電子的能量；27、布洛赫電子的速度和有效質(zhì)量公式i,j. kEk一維情形下：v,1E；有效質(zhì)量公式：答：布洛赫電子的速度公式：v1k一維：* m112E三維： m *11k i2Eji,jx ,yz2kx2k28、有效質(zhì)量為負值的含義. 答：有效質(zhì)量為負值的含義：有效質(zhì)量概括了晶體內(nèi)部勢場的作用,外力作用不足以補償內(nèi)部勢場的作用時,電子的真

12、實動量是下降的；29、絕緣體、半導(dǎo)體、導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)即電子填充情形有什么不同呢 . 答：電子填充情形及能帶結(jié)構(gòu)不同：絕緣體最高能帶電子填滿,導(dǎo)體最高能帶電子未填滿,半導(dǎo)體最高能帶電子填滿能帶；導(dǎo)體中肯定存在電子未填滿的帶,絕緣體、半導(dǎo)體的能帶只有滿帶和空帶；絕緣體的能帶與價帶相互獨立,禁帶較寬；半導(dǎo)體能帶與價帶相互獨立,禁帶較窄,一般在 2eV 以下；導(dǎo)體價電子是奇數(shù)的金屬,導(dǎo)帶是半滿的,價電子是偶數(shù)的堿 土金屬,能帶交迭,禁帶消逝；31、空穴的定義和性質(zhì)；答：空穴定義：滿帶 價帶 中的空狀態(tài)；性質(zhì)：空穴具有正有效質(zhì)量,空穴具有正電荷,空穴的速度等于該狀態(tài)有電子時其電子的速度,32、半導(dǎo)體呈本

13、征型的條件 . 空穴的能量是向下增加的, 位于滿帶頂鄰近；答：半導(dǎo)體呈本征型的條件：高純、無缺陷的半導(dǎo)體或在高溫時的雜質(zhì)半導(dǎo)體；33、什么是非簡并半導(dǎo)體 .什么是簡并半導(dǎo)體 . 答：非簡并半導(dǎo)體：聽從玻爾茲曼分布的半導(dǎo)體；簡并半導(dǎo)體：聽從費米分布的半導(dǎo)體；34、N 型和 P 型半導(dǎo)體在平穩(wěn)狀態(tài)下的載流子濃度公式i. NVexpEFBE V答：載流子濃度公式：n 0NcexpEcEFp 0KB TKT熱平穩(wěn)狀態(tài)下的非簡并半導(dǎo)體的判據(jù)式：n0p0=n 2學(xué)習必備 歡迎下載35、非簡并半導(dǎo)體的費米能級隨溫度和雜質(zhì)濃度的變化 . 答：爭論 n 型半導(dǎo)體：電中性條件：n0=n +D+p01低溫弱電離區(qū)：

14、電中性條件： n0=n+ DNC=ND/2e-3/2=0.11ND 時,EFEC2EDKBTlnND22NC在溫度 T 肯定范疇內(nèi), EF 隨溫度增大而增大,當溫度上升到EF 隨溫度增大而減小；2強電離區(qū) 飽和電離區(qū) ：電中性條件： n0=NDN DE F E C K B T ln 在溫度 T 肯定時, ND 越N C大,EF就越向?qū)Х较蚩拷?而在 ND 肯定時,溫度越高, EF 就越向本征費米能級 Ei 方向靠近；3高溫電離區(qū)：電中性條件：n0=ND+p0 Ei=EF呈本征態(tài) 36、半導(dǎo)體在室溫下全部電離下的電中性條件 . 答： n 型：n0=ND；p 型： p0=NA37、由于簡并半導(dǎo)體

15、形成的雜質(zhì)能帶,能帶結(jié)構(gòu)有什么變化呢 . 答：雜質(zhì)電離能變小,禁帶寬度變窄；38、散射的緣由是什么 . 答：散射的緣由：周期勢場遭到破壞；p原子的熱振動；雜質(zhì)原子和缺陷的存在 39、載流子的遷移率和電導(dǎo)率的公式. 空穴pqp答：遷移率公式：電子nqn* m n* m p電導(dǎo)率的公式： n 型半導(dǎo)體nnqnp 型半導(dǎo)體：ppqp電子、空穴點同時導(dǎo)電nqnpq本征半導(dǎo)體in iqnp40、什么是準費米能級 . 答：準費米能級是導(dǎo)帶和價帶的局部費米能級；統(tǒng)一的費米能級是熱平穩(wěn)狀態(tài)的標志；41、多子的準費米能級偏離平穩(wěn)費米能級與少子的偏離有什么不同 . 學(xué)習必備 歡迎下載答：多數(shù)載流子的準費米能級偏離

16、平穩(wěn)費米能級不多,少數(shù)載流子的準費米能級偏離平衡費米能級顯著；42、愛因斯坦關(guān)系式 . 答：愛因斯坦關(guān)系式：DnK B TDpK BTnqpq43、什么是 PN 結(jié)的空間電荷區(qū) .自建場是怎樣建立起來的 . 答： PN 結(jié)的空間電荷區(qū)：在n 型區(qū)和 p 型交界面的兩側(cè)形成了帶正、負電荷的區(qū)域；自建場：空間電荷區(qū)中的正負電荷形成電場,電場方向由 n 區(qū)指向 p 區(qū)；44、雪崩擊穿和隧道擊穿的機理；答：雪崩擊穿的機理：碰撞電離使載流子濃度急劇增加的效應(yīng)導(dǎo)致載流子倍增效應(yīng),使勢壘區(qū)單位時間內(nèi)產(chǎn)生大量載流子,致使反向電流速度增大,從而發(fā)生 p-n 結(jié)擊穿；雪崩擊穿除與電場有關(guān),仍與勢壘區(qū)寬度有關(guān)；一般

17、摻雜以雪崩擊穿為主；隧道擊穿的機理：當電場E 大到或隧道長度短到肯定程度時,將使p 區(qū)價帶中大量的電子通過隧道效應(yīng)穿過勢壘到達n 區(qū)導(dǎo)帶中去,使反向電流急劇增大,于是p-n 結(jié)發(fā)生隧道擊穿；隧道擊穿主要取決于外場；重摻雜以隧道擊穿為主；45、平穩(wěn) PN 結(jié)和非平穩(wěn) PN 結(jié)的能帶圖46、什么是功函數(shù) .什么是電子親和能 . 答：功函數(shù)：電子從費米能級到真空能級所需的最小能量電子親和能：半導(dǎo)體導(dǎo)帶底的電子逸出體外所需要的最低能量,即. XE0EC；47、金屬半導(dǎo)體接觸的四種類型答n 型. P 型W mW s阻擋層反阻擋層W mW s反阻擋層阻擋層48、金屬半導(dǎo)體整流接觸特性的定性說明答：金半接觸

18、的整流作用：無外場：半 -金電子 =金-半電子,阻擋層無凈電流；正偏：金正半負半-金電子 金-半電子, I 隨 V 變化I 隨 V 不變反偏：金負半正半-金電子 金-半電子,金屬中勢壘高且不變,學(xué)習必備 歡迎下載49、在考慮表面態(tài)的情形下,怎樣形成歐姆接觸 . 答：用高摻雜的半導(dǎo)體和金屬接觸在半導(dǎo)體上形成歐姆接觸；其他學(xué)問點：1、費米能級的物理意義：1打算各個能級上電子統(tǒng)計分布的參量；2直觀反映了電子填充能級的水平；2、產(chǎn)生非平穩(wěn)載流子的方法：1電注入； 2光注入3、最有效的復(fù)合中心位于禁帶中線鄰近的深能級4、非平穩(wěn)載流子的擴散緣由：在載流子濃度不勻稱條件下,有無規(guī)章的熱運動引起；5、漂移電流是多子的主要電流形式,擴散電流是少子的主要電流形式；6、pn 結(jié)載流子的擴散是由于兩區(qū)費米能級不一樣所引起的；能級；7、Pn 結(jié)的單向?qū)щ娦允怯捎趧輭镜拇嬖?；平穩(wěn) p-n 結(jié),具有統(tǒng)一的費米正向偏壓下 pn 結(jié)的特性：正向電壓 V f 與自建廠反向,勢壘高度降低,勢壘寬度變窄,載流子的擴散運動大于漂移運動；反向偏壓下 pn 結(jié)的特性：正