高中物理奧林匹克競賽專題課件 第14章 激光和固體的量子理論

第十四章激光和固體的量子理論1第十四章激光和固體的量子理論1第十四章激光和固體的量子理論

§14.2固體的能帶結(jié)構(gòu)§14.3半導(dǎo)體§14.1激光2第十四章激光和固體的量子理論§14.2固

普通光源-----自發(fā)輻射

激光光源-----受激輻射

激光又名鐳射(Laser)，它的全名是“輻射的受激發(fā)射光放大”。3普通光源-----自發(fā)輻射激光光源-----受激輻射一、激光的特點空間相干性好激光波面上各個點可以1、相干性極好時間相干性好2、方向性極好投射到月球（38萬公里）光斑直徑僅約相干長度可達幾十公里做到都是相干光源發(fā)散角可小到10-4red（0.1）2公里測地—月距離精度達幾厘米4一、激光的特點空間相干性好激光波面上各個點可以1、相脈沖瞬時功率可達～1014W3、亮度和強度極高

～強度：聚焦狀態(tài)可達到亮度：B>可產(chǎn)生108K的高溫引起核聚變二、種類：按工作物質(zhì)分5脈沖瞬時功率可達～1014W3、亮度和強度極高～強度：

按工作方式分

連續(xù)式（功率可達104W）脈沖式（瞬時功率可達1014W

）

三、波長：極紫外──可見光──亞毫米(100nm）（1.222mm）

固體（如紅寶石Al2O3）液體（如某些染料）氣體（如He-Ne，CO2）半導(dǎo)體（如砷化鎵GaAs）

6按工作方式分連續(xù)式（功率可達104W）三、波長：極一、粒子數(shù)按能級的統(tǒng)計分布原子的激發(fā)

由大量原子組成的系統(tǒng)，在溫度不太低的平衡態(tài)，原子數(shù)目按能級的分布服從玻耳茲曼統(tǒng)計分布：

§14.1激光7一、粒子數(shù)按能級的統(tǒng)計分布原子的激發(fā)由大量原子組成的

若E2>E

1，則兩能級上的原子數(shù)目之比

數(shù)量級估計：T

～103K；kT～1.38×10-20J～0.086eV;E

2-E

1～1eV;8若E2>E1，則兩能級上的原子數(shù)目之比數(shù)量級但要產(chǎn)生激光必須使原子激發(fā);且N2>N1,稱粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn).

原子激發(fā)的幾種基本方式：1．氣體放電激發(fā)2．原子間碰撞激發(fā)3．光激發(fā)(光泵)9但要產(chǎn)生激光必須使原子激發(fā);且N2>N1,原子激發(fā)的

二、自發(fā)輻射受激輻射和吸收

設(shè)N1

、N2—單位體積中處于E1

、E2

能級的原子數(shù)。

單位體積中單位時間內(nèi)，從E2

E1自發(fā)輻射的原子數(shù)：E2E1N2N1h1、自發(fā)輻射10二、自發(fā)輻射受激輻射和吸收設(shè)N1、N2—寫成等式

Ａ21自發(fā)輻射系數(shù)，單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生自發(fā)輻射過程的概率。

各原子自發(fā)輻射的光是獨立的、無關(guān)的非相干光。11寫成等式Ａ21自發(fā)輻射系數(shù)，單個原子在單位各原子自

若入射光子的能量h

等于原子高、低能級的能量差E2E1且高能級上有原子存在時，入射光子的電磁場就會誘發(fā)原子從高能級躍遷到低能級;同時放出一個與入射光子完全相同的光子。2、受激輻射12若入射光子的能量h等于原子高、低2、受激輻射12全同光子:hE2E1N2N1●●頻率相位振動方向傳播方向相同受激輻射有光放大作用設(shè)（、Ｔ）……溫度為Ｔ時,頻率為

=(E2-E1)/h附近，單位頻率間隔的外來光的能量密度。13全同光子:hE2E1N2N1●●頻率相位振動方

單位體積中單位時間內(nèi)，從E２

E１受激輻射的原子數(shù)：寫成等式

B21受激輻射系數(shù)14單位體積中單位時間內(nèi)，從E２E１寫成等式B21受激W21單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生受激輻射過程的概率。則受激輻射光與外來光的頻率、偏振方向、相位及傳播方向均相同------有光的放大作用。令 W21=B21·

（、T）15W21單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生則受激輻射光與外來光的頻率3、吸收E2E1N2N1h

上述外來光也有可能被吸收，使原子從E1E2。

單位體積中單位時間內(nèi)因吸收外來光而從

E1E2的原子數(shù)：163、吸收E2E1N2N1h 上述外來光也有可能被吸收，使原寫成等式

B12

吸收系數(shù)令W12=Ｂ12(

、T)W12

單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生吸收過程的概率。17寫成等式B12吸收系數(shù)令W12=Ｂ12(A21

、B21

、B12稱為愛因斯坦系數(shù)。愛因斯坦在1917年從理論上得出愛因斯坦的受激輻射理論為六十年代初實驗上獲得激光奠定了理論基礎(chǔ)。沒有實驗家,理論家就會迷失方向。沒有理論家,實驗家就會遲疑不決。B21=B1218A21、B21、B12稱為愛因斯坦系數(shù)。愛因斯坦三、粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)1、為何要粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從E2

E1

自發(fā)輻射的光，可能引起受激輻射過程，也可能引起吸收過程。19三、粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)1、為何要粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從E2E1自

必須N2> N1（

粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)）。因B21=B12

W21=W12產(chǎn)生激光必須

條件：1.

激活物質(zhì)（能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物質(zhì)）2.

激勵能源（能量輸入系統(tǒng)）20 必須N2> N1（粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)）。因2、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例

例.He一Ne氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

He-Ne激光器中He是輔助物質(zhì)，Ne是激活物質(zhì)，He與Ne之比為5∶110∶1。212、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例例.He一Ne氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)亞穩(wěn)態(tài)

電子碰撞

碰撞轉(zhuǎn)移

亞穩(wěn)態(tài)22亞穩(wěn)態(tài)電子碰撞He-Ne激光管的工作原理：由于電子的碰撞,He被激發(fā)(到23S和21S能級)的概率比Ne原子被激發(fā)的概率大；在He

的23S，21S這兩個能級都是亞穩(wěn)態(tài)，很難回到基態(tài)；

在He的這兩個激發(fā)態(tài)上集聚了較多的原子。由于Ne的5S和4S與He的21S和23S的能量幾乎相等，當(dāng)兩種原子相碰時非常容易產(chǎn)生能量的“共振轉(zhuǎn)移”；23He-Ne激光管的工作原理：由于電子的碰撞,He被激發(fā)(到（要產(chǎn)生激光，除了增加上能級的粒子數(shù)外，還要設(shè)法減少下能級的粒子數(shù)）正好Ne的5S，4S是亞穩(wěn)態(tài)，下能級4P，

3P的壽命比上能級5S，4S要短得多，這樣就可以形成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)。在碰撞中He把能量傳遞給Ne而回到基態(tài)，而Ne則被激發(fā)到5S或4S；24（要產(chǎn)生激光，除了增加上能級的粒子數(shù)外，正好Ne的5S，4放電管做得比較細（毛細管），可使原子與管壁碰撞頻繁。借助這種碰撞，3

S態(tài)的Ne原子可以將能量交給管壁發(fā)生

“無輻射躍遷”而回到基態(tài)，以及時減少3S態(tài)的Ne原子數(shù)，有利于激光下能級4P與3P態(tài)的抽空。25放電管做得比較細（毛細管），可使原子以及時減少3S態(tài)的NeNe原子可以產(chǎn)生多條激光譜線,

圖中標明了最強的三條:0．6328ｍ

1．15m3．39ｍ它們都是從亞穩(wěn)態(tài)到非亞穩(wěn)態(tài)、非基態(tài)之間發(fā)生的，因此較易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。26Ne原子可以產(chǎn)生多條激光譜線,三、光學(xué)諧振腔

激光器有兩個反射鏡，它們構(gòu)成一個光學(xué)諧振腔。激勵能源全反射鏡部分反射鏡激光

為了強化光放大，應(yīng)使受激輻射光反復(fù)多次通過激活物質(zhì)。實現(xiàn)這一目的的裝置是光學(xué)諧振腔27三、光學(xué)諧振腔激光器有兩個反射鏡，它們構(gòu)成光學(xué)諧振腔的作用：1、使激光具有極好的方向性（沿軸線）；2、增強光放大作用（延長了工作物質(zhì)）；3、使激光具有極好的單色性（選頻）。28光學(xué)諧振腔的作用：1、使激光具有極好的方向性（沿軸線）；2、激勵能源

3、光學(xué)諧振腔保證光放大使激光有良好的方向性和單色性使原子激發(fā)維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光器的三個主要組成部分1、激活介質(zhì)有合適的能級結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)292、激勵能源四、激光的特性及其應(yīng)用★方向性極好的強光束

--------準直、測距、切削、武器等?！锵喔尚詷O好的光束

--------精密測厚、測角，全息攝影等。利用激光高強度良好的聚焦性（平行性）迅速非接觸可在空氣中進行焊接(燒熔)：可加工硬質(zhì)合金鉆石等鉆孔(燒穿)：★加工30四、激光的特性及其應(yīng)用★方向性極好的強光束★相干性極好的光束刻制光柵等繪制集成電路圖如芯片電路的準確分割切割(連續(xù)打孔)：調(diào)節(jié)精密電阻

★測量：準直、測距等★醫(yī)療：激光手術(shù)刀血管內(nèi)窺鏡治癌等★軍事：

激光制導(dǎo)激光炮等★核技術(shù)：激光分離同位素（還利用了頻率準確的特點）激光核聚變（107─109K,氘─氚小彈丸）等31刻制光柵等繪制集成電路圖如芯片電路的準確分割切割(連續(xù)打孔)激光雷達（分辨率高，可測云霧）等利用激光極好的相干性：★測量：精密測長、測角，測流速(10-5—104m/s)定向(激光陀螺)測電流電壓（磁光效應(yīng)）準確測定光速c（定義1m=c/299752458）★全息技術(shù)：全息存儲全息測量全息電影全息攝影等32激光雷達（分辨率高，可測云霧）等利用激光極好的相干性：★測抗干擾性強★探測：微電子器件表面探測（激光─原子力顯微鏡可測25個原子厚度的起伏變化)單原子探測（利用光譜分析能測出1020個原子中的一個原子）★激光光纖通訊：載波頻率高（1011─1015Hz）信息容量大清晰功耗小分子雷達（可探測活細胞內(nèi)的新陳代謝過程）33抗干擾性強★探測：微電子器件表面探測（激光─原子力顯微鏡可

激光核聚變

這是激光NOVA靶室，在靶室內(nèi)十束激光同時聚向一個產(chǎn)生核聚變反應(yīng)的小燃料樣品上，引發(fā)核聚變。34激光核聚變這是激光NOVA靶室，在靶室內(nèi)十束激光同時聚向

激光焊接高能激光（能產(chǎn)生約5500oC的高溫）把大塊硬質(zhì)材料焊接在一起35激光焊接高能激光（能產(chǎn)生約5500oC的高溫）把大塊硬質(zhì)用激光使脫落的視網(wǎng)膜再復(fù)位（目前已是常規(guī)的醫(yī)學(xué)手術(shù)）36用激光使脫落的視網(wǎng)膜再復(fù)位（目前已是常規(guī)的醫(yī)學(xué)手術(shù)）36用脈沖的染料激光（波長585nm）處理皮膚色素沉著處理前處理后37用脈沖的染料激光（波長585nm）處理皮膚色素沉著處理前處理

激光光纖通訊由于光波的頻率比電波的頻率高好幾個數(shù)量級，一根極細的光纖能承載的信息量，相當(dāng)于圖片中這麼粗的電纜所能承載的信息量。38激光光纖通訊由于光波的頻率一根極細的光纖38激光手術(shù)刀

（不需開胸，不住院）

照明束……照亮視場

纖維鏡激光光纖……成象

有源纖維強激光……使堵塞物熔化臂動脈主動脈冠狀動脈內(nèi)窺鏡附屬通道有源纖維套環(huán)纖維鏡照明束

附屬通道（可注入氣或液）

……排除殘物以明視線

套環(huán)

……（可充、放氣）阻止血流或使血流流通39激光手術(shù)刀（不需開胸，不住院）照明束纖維鏡激激光——

原子力顯微鏡(AFM)

用一根鎢探針或硅探針在距試樣表面幾毫微米的高度上反復(fù)移動,來探測固體表面的情況。試樣通常是微電子器件。激光-原子力顯微鏡（AFM）激光器分束器布喇格室棱鏡檢測器反饋機構(gòu)接計算機微芯片壓電換能器壓電控制裝置40激光——用一根鎢探針或硅試樣通常是激光-原子力顯微鏡激光器分

探針尖端在工作時處于受迫振動狀態(tài)，其頻率接近于探針的共振頻率。

探針尖端在受樣品原子的范得瓦爾斯吸引力的作用時，其共振頻率發(fā)生變化，因而振幅也隨之改變。為了跟蹤尖端的振動情況，將一束激光分成兩束，其中一束通過棱鏡反射，另一束則穿過布喇格室，然后從探針背面反射回來。41探針尖端在工作時處于受迫振動狀態(tài)，探針尖端在可檢測出尺度小至5毫微米的表面起伏變化。用于檢查微電路成品，檢查制作微電路用的硅表面的質(zhì)量。這兩束光重新會合后發(fā)生干涉，根據(jù)干涉的情況可知探針振動的變化情況。據(jù)此可探知試樣表面的原子起伏情況。隨著微電子電路技術(shù)的進展，硅基片表面的不平坦度如果超過幾個原子厚度就將被認為是不合格的。42可檢測出尺度小至5毫微米的表面起伏變化。用于檢查微電路成品一、電子共有化

固體具有大量分子、原子或離子有規(guī)則排列的點陣結(jié)構(gòu)。電子受到周期性勢場的作用。d一維正離子形成的庫侖勢場

§14.2固體的能帶結(jié)構(gòu)43一、電子共有化固體具有大量分子、原子或離子有電

解定態(tài)薛定格方程(略），可以得出兩點重要結(jié)論：１.電子的能量是量子化的;２.電子的運動有隧道效應(yīng)。

原子的外層電子(高能級)，勢壘穿透概率較大，電子可以在整個固體中運動,稱為共有化電子。

原子的內(nèi)層電子與原子核結(jié)合較緊,一般不是共有化電子。二、自由電子模型44解定態(tài)薛定格方程(略），可以得出兩點重要結(jié)論例如：銅原子.單位體積內(nèi)的離子數(shù)：銅離子間距：（相當(dāng)于小正方體）

當(dāng)金屬中電子的德布羅意波長遠遠大于離子間距時（），金屬中的‘共有化電子’可視為“自由電子”。45例如：銅原子.單位體積內(nèi)的離子數(shù)：銅離子間距：在室溫（T=300K）下，電子的方均根速率為：相應(yīng)的德布羅意波長為：可見，銅塊中的電子可以視為自由電子46在室溫（T=300K）下，電子的方均根速率為：相應(yīng)的德布羅三、自由電子在三維無限深方勢阱中薛定諤方程：解薛定諤方程得：47三、自由電子在三維無限深方勢阱中薛定諤方程：解薛定諤方程得：固體中自由電子數(shù)隨能量的分布

在絕對零度的情況下，金屬中的自由電子可能占據(jù)的最高能級為費米能級

在絕對零度時，小于費米能級的量子態(tài)都被電子占據(jù)；大于費米能級的量子態(tài)都沒有電子。48固體中自由電子數(shù)隨能量的分布在絕對零度的情況下，

在常溫下，金屬中自由電子的能量分布與T=0K時的能量分布差別不大。

在常溫下，金屬中絕大多數(shù)電子不可能躍遷到費米能級以上的空能級；只有在費米能級以下緊鄰的能量在約0.03ev的能量薄層內(nèi)的電子才可能躍遷到費米能級上面鄰近的空能級。49在常溫下，金屬中自由電子的能量分布與T=0K一、能帶

量子力學(xué)計算表明，固體中若有N個原子，由于各原子間的相互作用，對應(yīng)于原來孤立原子的每一個能級,變成了N條靠得很近的能級,稱為能帶。§14.3固體的能帶結(jié)構(gòu)固體中的電子能級有什么特點？50一、能帶量子力學(xué)計算表明，固體中若有N個§1能帶的寬度記作E

，數(shù)量級為E～eV。

若N~1023,則能帶中兩能級的間距約10-23eV。一般規(guī)律：

1、越是外層電子，能帶越寬，E越大。

2、點陣間距越小，能帶越寬，E越大。

3、兩個能帶有可能重疊。51能帶的寬度記作E，數(shù)量級為E～eV。若N~102離子間距a2P2S1SE0能帶重疊示意圖52離子間距a2P2S1SE0能帶重疊示意圖52二、能帶中電子的排布

固體中的一個電子只能處在某個能帶中的某一能級上。

排布原則：

１、服從泡利不相容原理

２、服從能量最小原理設(shè)孤立原子的一個能級Enl，它最多能容納2(2+1)個電子。這一能級分裂成由N條能級組成的能帶后，能帶最多能容納２Ｎ(2+1)個電子。53二、能帶中電子的排布固體中的一個電子只能處在某

電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。

三、有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個名詞1、滿帶（排滿電子）2、價帶（能帶中一部分能級排滿電子）

亦稱導(dǎo)帶3、空帶（未排電子）

亦稱導(dǎo)帶4、禁帶（不能排電子）2ｐ、３ｐ能帶，最多容納6Ｎ個電子。例如，1ｓ、２ｓ能帶，最多容納2Ｎ個電子。２Ｎ(2+1)54電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。三、有關(guān)能帶被占據(jù)情況的四、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體

它們的導(dǎo)電性能不同，是因為它們的能帶結(jié)構(gòu)不同。固體按導(dǎo)電性能的高低可以分為導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體55四、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體它們的導(dǎo)電性能不同，固體按導(dǎo)電性導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體EgEgEg56導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體EgEgEg56

在外電場的作用下，大量共有化電子很易獲得能量，集體定向流動形成電流。從能級圖上來看，是因為其共有化電子很易從低能級躍遷到高能級上去。E1、導(dǎo)體57在外電場的作用下，大量共有化電子很從能級圖上來

從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間有一個較寬的禁帶（Eg約3～6eV），共有化電子很難從低能級（滿帶）躍遷到高能級（空帶）上去。

在外電場的作用下，共有化電子很難接受外電場的能量，所以不能形成電流。

滿帶與空帶之間也是禁帶，但是禁帶很窄（Eg約0.1～2eV)。2、絕緣體3、半導(dǎo)體58從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間有一個較寬絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿當(dāng)外電場非常強時，它們的共有化電子還是能越過禁帶躍遷到上面的空帶中的。絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體59絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿當(dāng)外電場非常強時，它們的共有化電子還是絕四、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu)1、本征半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能在導(dǎo)體與絕緣體之間。介紹兩個概念：(1)電子導(dǎo)電……半導(dǎo)體的載流子是電子(2)空穴導(dǎo)電……半導(dǎo)體的載流子是空穴滿帶上的一個電子躍遷到空帶后,滿帶中出現(xiàn)一個空位。60四、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu)1、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)例.半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）滿帶空帶hEg=2.42eV

這相當(dāng)于產(chǎn)生了一個帶正電的粒子(稱為“空穴”),把電子抵消了。電子和空穴總是成對出現(xiàn)的。61例.半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）滿帶空帶hEg=2.空帶滿帶空穴下面能級上的電子可以躍遷到空穴上來,這相當(dāng)于空穴向下躍遷。滿帶上帶正電的空穴向下躍遷也形成電流,這稱為空穴導(dǎo)電。Eg在外電場作用下,62空帶滿帶空穴下面能級上滿帶上帶正電的Eg在外電場作用下,6解：上例中,半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）激發(fā)電子,

光波的波長最大多長？63解：上例中,半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）激發(fā)電子,63二、雜質(zhì)半導(dǎo)體１、

n型半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體Si（硅）、Ｇｅ（鍺）等，摻入少量五價的雜質(zhì)元素，如P（磷）、As（砷）等形成電子型半導(dǎo)體,稱n型半導(dǎo)體。量子力學(xué)表明，這種摻雜后多余的電子的能級在禁帶中緊靠空帶處,ED～10-2eV，極易形成電子導(dǎo)電。該能級稱為施主能級64二、雜質(zhì)半導(dǎo)體１、n型半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體Si（硅）、

n型半導(dǎo)體在n型半導(dǎo)體中

電子……多數(shù)載流子空帶滿帶施主能級EDEgSiSiSiSiSiSiSiP空穴……少數(shù)載流子65n型半導(dǎo)體在n型半導(dǎo)體中空帶滿帶施主能級EDE２、p型半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體Si（硅）、Ｇe（鍺）等，摻入少量三價的雜質(zhì)元素，如Ｂ（硼）、Ga（鎵）、Ｉn（銦）等形成空穴型半導(dǎo)體，稱p型半導(dǎo)體。量子力學(xué)表明，這種摻雜后多余的空穴的能級在禁帶中緊靠滿帶處，ED～10-2eV，極易產(chǎn)生空穴導(dǎo)電。該能級稱受主能級66２、p型半導(dǎo)體四價的本征半導(dǎo)體Si（硅）、Ｇe（鍺）等，量空帶ED滿帶受主能級

P型半導(dǎo)體SiSiSiSiSiSiSi+BEg在p型半導(dǎo)體中空穴……多數(shù)載流子電子……少數(shù)載流子67空帶ED滿帶受主能級P型半導(dǎo)體SiSiSiSiSi3、n型化合物半導(dǎo)體

例如，化合物GaAs（砷化鎵）中摻Ｔｅ（碲），六價的Te替代五價的As可形成施主能級，成為n型GaAs雜質(zhì)半導(dǎo)體。4、ｐ型化合物半導(dǎo)體例如，化合物GaAs中摻Zn（鋅），二價的Zn替代三價的Ga（鎵）可形成受主能級，成為p型GaAs雜質(zhì)半導(dǎo)體。問題：現(xiàn)有硅（Si）、硼（B）、磷（P）元素，預(yù)制成多數(shù)載流子為電子的半導(dǎo)體材料，如何制得？683、n型化合物半導(dǎo)體例如，化合物GaAs（砷化鎵）中摻Ｔｅ三.雜質(zhì)補償作用實際的半導(dǎo)體中既有施主雜質(zhì)（濃度nd），又有受主雜質(zhì)（濃度na），兩種雜質(zhì)有補償作用：

若ndna——為n型（施主）

若ndna——為p型（受主）利用雜質(zhì)的補償作用，可以制成PＮ結(jié)。69三.雜質(zhì)補償作用實際的半導(dǎo)體中既有施主雜質(zhì)（濃度nd），五、pn結(jié)1、pn結(jié)的形成在一塊n型半導(dǎo)體基片的一側(cè)摻入較高濃度的受主雜質(zhì)，由于雜質(zhì)的補償作用，該區(qū)就成為ｐ型半導(dǎo)體。由于Ｎ區(qū)的電子向Ｐ區(qū)擴散，Ｐ區(qū)的空穴向Ｎ區(qū)擴散，在ｐ型半導(dǎo)體和Ｎ型半導(dǎo)體的交界面附近產(chǎn)生了一個電場,稱為內(nèi)建場。70五、pn結(jié)1、pn結(jié)的形成在一塊n型半導(dǎo)體基片的一側(cè)摻入內(nèi)建場大到一定程度,不再有凈電荷的流動，達到了新的平衡。在ｐ型n型交界面附近形成的這種特殊結(jié)構(gòu)稱為PN結(jié)，約0.1m厚。pn結(jié)n型p型內(nèi)建場阻止電子和空穴進一步擴散，記作。71內(nèi)建場大到一定在ｐ型n型交界面pn結(jié)n型p型內(nèi)建場阻止電子pn結(jié)處存在電勢差Uo

也阻止N區(qū)帶負電的電子進一步向P區(qū)擴散。它阻止P區(qū)帶正電的空穴進一步向N區(qū)擴散；U0電子能級電勢曲線電子電勢能曲線pn結(jié)72pn結(jié)處存在電勢差Uo也阻止N區(qū)它阻止P區(qū)U0電空帶空帶pn結(jié)施主能級受主能級滿帶滿帶考慮到PＮ結(jié)的存在，半導(dǎo)體中電子的能量應(yīng)考慮進這內(nèi)建場帶來的電子附加勢能。

電子的能帶出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象。73空帶空帶pn結(jié)施主能級受主能級滿帶滿帶考慮到PＮ結(jié)的存在，2、pn結(jié)的單向?qū)щ娦?1)正向偏壓在pn結(jié)的p型區(qū)接電源正極，叫正向偏壓。阻擋層勢壘被削弱、變窄，有利于空穴向n區(qū)運動，電子向p區(qū)運動，

形成正向電流（mＡ級）。p型n型I742、pn結(jié)的單向?qū)щ娦?1)正向偏壓在pn結(jié)阻擋層勢壘被削外加正向電壓越大，正向電流也越大，而且是呈非線性的伏安特性(圖為鍺管)。V（伏）３０２０１０（毫安）正向00.21.0I75外加正向電壓越大，V（伏）３０２０１０（毫安）正向00.21(2)反向偏壓在pn結(jié)的ｐ型區(qū)接電源負極,叫反向偏壓。阻擋層勢壘增大、變寬，不利于空穴向Ｎ區(qū)運動，也不利于電子向P區(qū)運動,沒有正向電流。p型n型I76(2)反向偏壓在pn結(jié)的ｐ型區(qū)接電源負極,阻擋層勢壘增大、但是，由于少數(shù)載流子的存在，會形成很弱的反向電流，

當(dāng)外電場很強,反向電壓超過某一數(shù)值后，反向電流會急劇增大----反向擊穿。稱為漏電流（Ａ級）。擊穿電壓V(伏)I-１０-２０-３０（微安）反向-20-30

利用PN結(jié)可以做成具有整流、開關(guān)等作用的晶體二極管。作業(yè):14.5、14.6、14.8、14.1277但是，由于少數(shù)當(dāng)外電場很強,反向電壓超過某一數(shù)值后第十四章激光和固體的量子理論78第十四章激光和固體的量子理論1第十四章激光和固體的量子理論

§14.2固體的能帶結(jié)構(gòu)§14.3半導(dǎo)體§14.1激光79第十四章激光和固體的量子理論§14.2固

普通光源-----自發(fā)輻射

激光光源-----受激輻射

激光又名鐳射(Laser)，它的全名是“輻射的受激發(fā)射光放大”。80普通光源-----自發(fā)輻射激光光源-----受激輻射一、激光的特點空間相干性好激光波面上各個點可以1、相干性極好時間相干性好2、方向性極好投射到月球（38萬公里）光斑直徑僅約相干長度可達幾十公里做到都是相干光源發(fā)散角可小到10-4red（0.1）2公里測地—月距離精度達幾厘米81一、激光的特點空間相干性好激光波面上各個點可以1、相脈沖瞬時功率可達～1014W3、亮度和強度極高

～強度：聚焦狀態(tài)可達到亮度：B>可產(chǎn)生108K的高溫引起核聚變二、種類：按工作物質(zhì)分82脈沖瞬時功率可達～1014W3、亮度和強度極高～強度：

按工作方式分

連續(xù)式（功率可達104W）脈沖式（瞬時功率可達1014W

）

三、波長：極紫外──可見光──亞毫米(100nm）（1.222mm）

固體（如紅寶石Al2O3）液體（如某些染料）氣體（如He-Ne，CO2）半導(dǎo)體（如砷化鎵GaAs）

83按工作方式分連續(xù)式（功率可達104W）三、波長：極一、粒子數(shù)按能級的統(tǒng)計分布原子的激發(fā)

由大量原子組成的系統(tǒng)，在溫度不太低的平衡態(tài)，原子數(shù)目按能級的分布服從玻耳茲曼統(tǒng)計分布：

§14.1激光84一、粒子數(shù)按能級的統(tǒng)計分布原子的激發(fā)由大量原子組成的

若E2>E

1，則兩能級上的原子數(shù)目之比

數(shù)量級估計：T

～103K；kT～1.38×10-20J～0.086eV;E

2-E

1～1eV;85若E2>E1，則兩能級上的原子數(shù)目之比數(shù)量級但要產(chǎn)生激光必須使原子激發(fā);且N2>N1,稱粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn).

原子激發(fā)的幾種基本方式：1．氣體放電激發(fā)2．原子間碰撞激發(fā)3．光激發(fā)(光泵)86但要產(chǎn)生激光必須使原子激發(fā);且N2>N1,原子激發(fā)的

二、自發(fā)輻射受激輻射和吸收

設(shè)N1

、N2—單位體積中處于E1

、E2

能級的原子數(shù)。

單位體積中單位時間內(nèi)，從E2

E1自發(fā)輻射的原子數(shù)：E2E1N2N1h1、自發(fā)輻射87二、自發(fā)輻射受激輻射和吸收設(shè)N1、N2—寫成等式

Ａ21自發(fā)輻射系數(shù)，單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生自發(fā)輻射過程的概率。

各原子自發(fā)輻射的光是獨立的、無關(guān)的非相干光。88寫成等式Ａ21自發(fā)輻射系數(shù)，單個原子在單位各原子自

若入射光子的能量h

等于原子高、低能級的能量差E2E1且高能級上有原子存在時，入射光子的電磁場就會誘發(fā)原子從高能級躍遷到低能級;同時放出一個與入射光子完全相同的光子。2、受激輻射89若入射光子的能量h等于原子高、低2、受激輻射12全同光子:hE2E1N2N1●●頻率相位振動方向傳播方向相同受激輻射有光放大作用設(shè)（、Ｔ）……溫度為Ｔ時,頻率為

=(E2-E1)/h附近，單位頻率間隔的外來光的能量密度。90全同光子:hE2E1N2N1●●頻率相位振動方

單位體積中單位時間內(nèi)，從E２

E１受激輻射的原子數(shù)：寫成等式

B21受激輻射系數(shù)91單位體積中單位時間內(nèi)，從E２E１寫成等式B21受激W21單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生受激輻射過程的概率。則受激輻射光與外來光的頻率、偏振方向、相位及傳播方向均相同------有光的放大作用。令 W21=B21·

（、T）92W21單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生則受激輻射光與外來光的頻率3、吸收E2E1N2N1h

上述外來光也有可能被吸收，使原子從E1E2。

單位體積中單位時間內(nèi)因吸收外來光而從

E1E2的原子數(shù)：933、吸收E2E1N2N1h 上述外來光也有可能被吸收，使原寫成等式

B12

吸收系數(shù)令W12=Ｂ12(

、T)W12

單個原子在單位時間內(nèi)發(fā)生吸收過程的概率。94寫成等式B12吸收系數(shù)令W12=Ｂ12(A21

、B21

、B12稱為愛因斯坦系數(shù)。愛因斯坦在1917年從理論上得出愛因斯坦的受激輻射理論為六十年代初實驗上獲得激光奠定了理論基礎(chǔ)。沒有實驗家,理論家就會迷失方向。沒有理論家,實驗家就會遲疑不決。B21=B1295A21、B21、B12稱為愛因斯坦系數(shù)。愛因斯坦三、粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)1、為何要粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從E2

E1

自發(fā)輻射的光，可能引起受激輻射過程，也可能引起吸收過程。96三、粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)1、為何要粒子數(shù)反轉(zhuǎn)從E2E1自

必須N2> N1（

粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)）。因B21=B12

W21=W12產(chǎn)生激光必須

條件：1.

激活物質(zhì)（能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的物質(zhì)）2.

激勵能源（能量輸入系統(tǒng)）97 必須N2> N1（粒子數(shù)布居反轉(zhuǎn)）。因2、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例

例.He一Ne氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)

He-Ne激光器中He是輔助物質(zhì)，Ne是激活物質(zhì)，He與Ne之比為5∶110∶1。982、粒子數(shù)反轉(zhuǎn)舉例例.He一Ne氣體激光器的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)亞穩(wěn)態(tài)

電子碰撞

碰撞轉(zhuǎn)移

亞穩(wěn)態(tài)99亞穩(wěn)態(tài)電子碰撞He-Ne激光管的工作原理：由于電子的碰撞,He被激發(fā)(到23S和21S能級)的概率比Ne原子被激發(fā)的概率大；在He

的23S，21S這兩個能級都是亞穩(wěn)態(tài)，很難回到基態(tài)；

在He的這兩個激發(fā)態(tài)上集聚了較多的原子。由于Ne的5S和4S與He的21S和23S的能量幾乎相等，當(dāng)兩種原子相碰時非常容易產(chǎn)生能量的“共振轉(zhuǎn)移”；100He-Ne激光管的工作原理：由于電子的碰撞,He被激發(fā)(到（要產(chǎn)生激光，除了增加上能級的粒子數(shù)外，還要設(shè)法減少下能級的粒子數(shù)）正好Ne的5S，4S是亞穩(wěn)態(tài)，下能級4P，

3P的壽命比上能級5S，4S要短得多，這樣就可以形成粒子數(shù)的反轉(zhuǎn)。在碰撞中He把能量傳遞給Ne而回到基態(tài)，而Ne則被激發(fā)到5S或4S；101（要產(chǎn)生激光，除了增加上能級的粒子數(shù)外，正好Ne的5S，4放電管做得比較細（毛細管），可使原子與管壁碰撞頻繁。借助這種碰撞，3

S態(tài)的Ne原子可以將能量交給管壁發(fā)生

“無輻射躍遷”而回到基態(tài)，以及時減少3S態(tài)的Ne原子數(shù)，有利于激光下能級4P與3P態(tài)的抽空。102放電管做得比較細（毛細管），可使原子以及時減少3S態(tài)的NeNe原子可以產(chǎn)生多條激光譜線,

圖中標明了最強的三條:0．6328ｍ

1．15m3．39ｍ它們都是從亞穩(wěn)態(tài)到非亞穩(wěn)態(tài)、非基態(tài)之間發(fā)生的，因此較易實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)。103Ne原子可以產(chǎn)生多條激光譜線,三、光學(xué)諧振腔

激光器有兩個反射鏡，它們構(gòu)成一個光學(xué)諧振腔。激勵能源全反射鏡部分反射鏡激光

為了強化光放大，應(yīng)使受激輻射光反復(fù)多次通過激活物質(zhì)。實現(xiàn)這一目的的裝置是光學(xué)諧振腔104三、光學(xué)諧振腔激光器有兩個反射鏡，它們構(gòu)成光學(xué)諧振腔的作用：1、使激光具有極好的方向性（沿軸線）；2、增強光放大作用（延長了工作物質(zhì)）；3、使激光具有極好的單色性（選頻）。105光學(xué)諧振腔的作用：1、使激光具有極好的方向性（沿軸線）；2、激勵能源

3、光學(xué)諧振腔保證光放大使激光有良好的方向性和單色性使原子激發(fā)維持粒子數(shù)反轉(zhuǎn)激光器的三個主要組成部分1、激活介質(zhì)有合適的能級結(jié)構(gòu)能實現(xiàn)粒子數(shù)反轉(zhuǎn)1062、激勵能源四、激光的特性及其應(yīng)用★方向性極好的強光束

--------準直、測距、切削、武器等。★相干性極好的光束

--------精密測厚、測角，全息攝影等。利用激光高強度良好的聚焦性（平行性）迅速非接觸可在空氣中進行焊接(燒熔)：可加工硬質(zhì)合金鉆石等鉆孔(燒穿)：★加工107四、激光的特性及其應(yīng)用★方向性極好的強光束★相干性極好的光束刻制光柵等繪制集成電路圖如芯片電路的準確分割切割(連續(xù)打孔)：調(diào)節(jié)精密電阻

★測量：準直、測距等★醫(yī)療：激光手術(shù)刀血管內(nèi)窺鏡治癌等★軍事：

激光制導(dǎo)激光炮等★核技術(shù)：激光分離同位素（還利用了頻率準確的特點）激光核聚變（107─109K,氘─氚小彈丸）等108刻制光柵等繪制集成電路圖如芯片電路的準確分割切割(連續(xù)打孔)激光雷達（分辨率高，可測云霧）等利用激光極好的相干性：★測量：精密測長、測角，測流速(10-5—104m/s)定向(激光陀螺)測電流電壓（磁光效應(yīng)）準確測定光速c（定義1m=c/299752458）★全息技術(shù)：全息存儲全息測量全息電影全息攝影等109激光雷達（分辨率高，可測云霧）等利用激光極好的相干性：★測抗干擾性強★探測：微電子器件表面探測（激光─原子力顯微鏡可測25個原子厚度的起伏變化)單原子探測（利用光譜分析能測出1020個原子中的一個原子）★激光光纖通訊：載波頻率高（1011─1015Hz）信息容量大清晰功耗小分子雷達（可探測活細胞內(nèi)的新陳代謝過程）110抗干擾性強★探測：微電子器件表面探測（激光─原子力顯微鏡可

激光核聚變

這是激光NOVA靶室，在靶室內(nèi)十束激光同時聚向一個產(chǎn)生核聚變反應(yīng)的小燃料樣品上，引發(fā)核聚變。111激光核聚變這是激光NOVA靶室，在靶室內(nèi)十束激光同時聚向

激光焊接高能激光（能產(chǎn)生約5500oC的高溫）把大塊硬質(zhì)材料焊接在一起112激光焊接高能激光（能產(chǎn)生約5500oC的高溫）把大塊硬質(zhì)用激光使脫落的視網(wǎng)膜再復(fù)位（目前已是常規(guī)的醫(yī)學(xué)手術(shù)）113用激光使脫落的視網(wǎng)膜再復(fù)位（目前已是常規(guī)的醫(yī)學(xué)手術(shù)）36用脈沖的染料激光（波長585nm）處理皮膚色素沉著處理前處理后114用脈沖的染料激光（波長585nm）處理皮膚色素沉著處理前處理

激光光纖通訊由于光波的頻率比電波的頻率高好幾個數(shù)量級，一根極細的光纖能承載的信息量，相當(dāng)于圖片中這麼粗的電纜所能承載的信息量。115激光光纖通訊由于光波的頻率一根極細的光纖38激光手術(shù)刀

（不需開胸，不住院）

照明束……照亮視場

纖維鏡激光光纖……成象

有源纖維強激光……使堵塞物熔化臂動脈主動脈冠狀動脈內(nèi)窺鏡附屬通道有源纖維套環(huán)纖維鏡照明束

附屬通道（可注入氣或液）

……排除殘物以明視線

套環(huán)

……（可充、放氣）阻止血流或使血流流通116激光手術(shù)刀（不需開胸，不住院）照明束纖維鏡激激光——

原子力顯微鏡(AFM)

用一根鎢探針或硅探針在距試樣表面幾毫微米的高度上反復(fù)移動,來探測固體表面的情況。試樣通常是微電子器件。激光-原子力顯微鏡（AFM）激光器分束器布喇格室棱鏡檢測器反饋機構(gòu)接計算機微芯片壓電換能器壓電控制裝置117激光——用一根鎢探針或硅試樣通常是激光-原子力顯微鏡激光器分

探針尖端在工作時處于受迫振動狀態(tài)，其頻率接近于探針的共振頻率。

探針尖端在受樣品原子的范得瓦爾斯吸引力的作用時，其共振頻率發(fā)生變化，因而振幅也隨之改變。為了跟蹤尖端的振動情況，將一束激光分成兩束，其中一束通過棱鏡反射，另一束則穿過布喇格室，然后從探針背面反射回來。118探針尖端在工作時處于受迫振動狀態(tài)，探針尖端在可檢測出尺度小至5毫微米的表面起伏變化。用于檢查微電路成品，檢查制作微電路用的硅表面的質(zhì)量。這兩束光重新會合后發(fā)生干涉，根據(jù)干涉的情況可知探針振動的變化情況。據(jù)此可探知試樣表面的原子起伏情況。隨著微電子電路技術(shù)的進展，硅基片表面的不平坦度如果超過幾個原子厚度就將被認為是不合格的。119可檢測出尺度小至5毫微米的表面起伏變化。用于檢查微電路成品一、電子共有化

固體具有大量分子、原子或離子有規(guī)則排列的點陣結(jié)構(gòu)。電子受到周期性勢場的作用。d一維正離子形成的庫侖勢場

§14.2固體的能帶結(jié)構(gòu)120一、電子共有化固體具有大量分子、原子或離子有電

解定態(tài)薛定格方程(略），可以得出兩點重要結(jié)論：１.電子的能量是量子化的;２.電子的運動有隧道效應(yīng)。

原子的外層電子(高能級)，勢壘穿透概率較大，電子可以在整個固體中運動,稱為共有化電子。

原子的內(nèi)層電子與原子核結(jié)合較緊,一般不是共有化電子。二、自由電子模型121解定態(tài)薛定格方程(略），可以得出兩點重要結(jié)論例如：銅原子.單位體積內(nèi)的離子數(shù)：銅離子間距：（相當(dāng)于小正方體）

當(dāng)金屬中電子的德布羅意波長遠遠大于離子間距時（），金屬中的‘共有化電子’可視為“自由電子”。122例如：銅原子.單位體積內(nèi)的離子數(shù)：銅離子間距：在室溫（T=300K）下，電子的方均根速率為：相應(yīng)的德布羅意波長為：可見，銅塊中的電子可以視為自由電子123在室溫（T=300K）下，電子的方均根速率為：相應(yīng)的德布羅三、自由電子在三維無限深方勢阱中薛定諤方程：解薛定諤方程得：124三、自由電子在三維無限深方勢阱中薛定諤方程：解薛定諤方程得：固體中自由電子數(shù)隨能量的分布

在絕對零度的情況下，金屬中的自由電子可能占據(jù)的最高能級為費米能級

在絕對零度時，小于費米能級的量子態(tài)都被電子占據(jù)；大于費米能級的量子態(tài)都沒有電子。125固體中自由電子數(shù)隨能量的分布在絕對零度的情況下，

在常溫下，金屬中自由電子的能量分布與T=0K時的能量分布差別不大。

在常溫下，金屬中絕大多數(shù)電子不可能躍遷到費米能級以上的空能級；只有在費米能級以下緊鄰的能量在約0.03ev的能量薄層內(nèi)的電子才可能躍遷到費米能級上面鄰近的空能級。126在常溫下，金屬中自由電子的能量分布與T=0K一、能帶

量子力學(xué)計算表明，固體中若有N個原子，由于各原子間的相互作用，對應(yīng)于原來孤立原子的每一個能級,變成了N條靠得很近的能級,稱為能帶。§14.3固體的能帶結(jié)構(gòu)固體中的電子能級有什么特點？127一、能帶量子力學(xué)計算表明，固體中若有N個§1能帶的寬度記作E

，數(shù)量級為E～eV。

若N~1023,則能帶中兩能級的間距約10-23eV。一般規(guī)律：

1、越是外層電子，能帶越寬，E越大。

2、點陣間距越小，能帶越寬，E越大。

3、兩個能帶有可能重疊。128能帶的寬度記作E，數(shù)量級為E～eV。若N~102離子間距a2P2S1SE0能帶重疊示意圖129離子間距a2P2S1SE0能帶重疊示意圖52二、能帶中電子的排布

固體中的一個電子只能處在某個能帶中的某一能級上。

排布原則：

１、服從泡利不相容原理

２、服從能量最小原理設(shè)孤立原子的一個能級Enl，它最多能容納2(2+1)個電子。這一能級分裂成由N條能級組成的能帶后，能帶最多能容納２Ｎ(2+1)個電子。130二、能帶中電子的排布固體中的一個電子只能處在某

電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。

三、有關(guān)能帶被占據(jù)情況的幾個名詞1、滿帶（排滿電子）2、價帶（能帶中一部分能級排滿電子）

亦稱導(dǎo)帶3、空帶（未排電子）

亦稱導(dǎo)帶4、禁帶（不能排電子）2ｐ、３ｐ能帶，最多容納6Ｎ個電子。例如，1ｓ、２ｓ能帶，最多容納2Ｎ個電子。２Ｎ(2+1)131電子排布時，應(yīng)從最低的能級排起。三、有關(guān)能帶被占據(jù)情況的四、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體

它們的導(dǎo)電性能不同，是因為它們的能帶結(jié)構(gòu)不同。固體按導(dǎo)電性能的高低可以分為導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體132四、導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體它們的導(dǎo)電性能不同，固體按導(dǎo)電性導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體EgEgEg133導(dǎo)體導(dǎo)體導(dǎo)體半導(dǎo)體絕緣體EgEgEg56

在外電場的作用下，大量共有化電子很易獲得能量，集體定向流動形成電流。從能級圖上來看，是因為其共有化電子很易從低能級躍遷到高能級上去。E1、導(dǎo)體134在外電場的作用下，大量共有化電子很從能級圖上來

從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間有一個較寬的禁帶（Eg約3～6eV），共有化電子很難從低能級（滿帶）躍遷到高能級（空帶）上去。

在外電場的作用下，共有化電子很難接受外電場的能量，所以不能形成電流。

滿帶與空帶之間也是禁帶，但是禁帶很窄（Eg約0.1～2eV)。2、絕緣體3、半導(dǎo)體135從能級圖上來看，是因為滿帶與空帶之間有一個較寬絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿當(dāng)外電場非常強時，它們的共有化電子還是能越過禁帶躍遷到上面的空帶中的。絕緣體半導(dǎo)體導(dǎo)體136絕緣體與半導(dǎo)體的擊穿當(dāng)外電場非常強時，它們的共有化電子還是絕四、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu)1、本征半導(dǎo)體

本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)體。本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能在導(dǎo)體與絕緣體之間。介紹兩個概念：(1)電子導(dǎo)電……半導(dǎo)體的載流子是電子(2)空穴導(dǎo)電……半導(dǎo)體的載流子是空穴滿帶上的一個電子躍遷到空帶后,滿帶中出現(xiàn)一個空位。137四、半導(dǎo)體的導(dǎo)電機構(gòu)1、本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體是指純凈的半導(dǎo)例.半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）滿帶空帶hEg=2.42eV

這相當(dāng)于產(chǎn)生了一個帶正電的粒子(稱為“空穴”),把電子抵消了。電子和空穴總是成對出現(xiàn)的。138例.半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）滿帶空帶hEg=2.空帶滿帶空穴下面能級上的電子可以躍遷到空穴上來,這相當(dāng)于空穴向下躍遷。滿帶上帶正電的空穴向下躍遷也形成電流,這稱為空穴導(dǎo)電。Eg在外電場作用下,139空帶滿帶空穴下面能級上滿帶上帶正電的Eg在外電場作用下,6解：上例中,半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）激發(fā)電子,

光波的波長最大多長？140解：上例中,半導(dǎo)體CdS（硫化鎘）激發(fā)電子,63二、雜質(zhì)半導(dǎo)體１、