半導體物理基礎(chǔ)

半導體物理基礎(chǔ)半導體物理基礎(chǔ)教材:半導體物理 季振國 浙江大學出版社參考書：《半導體物理學》（第八版），劉恩科著，電子工業(yè)出版社

《半導體物理學基礎(chǔ)教程》，馮文修等著，國防工業(yè)出版社課程考核辦法

:本課采用開卷筆試的考核辦法?？傇u成績構(gòu)成比例為：平時成績20%；課外閱讀·10%；期末考試70%半導體物理基礎(chǔ)半導體中的電子狀態(tài)半導體中雜質(zhì)和缺陷能級半導體中載流子的統(tǒng)計分布半導體的導電性非平衡載流子pn結(jié)半導體物理基礎(chǔ)固態(tài)電子學分支之一微電子學光電子學研究在固體（主要是半導體〕材料上構(gòu)成的微小型化器件、電路、及系統(tǒng)的電子學分支學科微電子學簡介:半導體物理基礎(chǔ)微電子學研究領(lǐng)域半導體器件物理集成電路工藝集成電路設計和測試微電子學發(fā)展的特點向高集成度、低功耗、高性能高可靠性電路方向發(fā)展與其它學科互相滲透，形成新的學科領(lǐng)域：光電集成、MEMS、生物芯片半導體物理基礎(chǔ)固體材料分成：超導體、導體、半導體、絕緣體什么是半導體？半導體及其基本特性半導體中的電子狀態(tài)半導體中雜質(zhì)和缺陷能級半導體中載流子的統(tǒng)計分布半導體的導電性非平衡載流子pn結(jié)金屬和半導體的接觸半導體表面與MIS結(jié)構(gòu)半導體物理基礎(chǔ)半導體的純度和結(jié)構(gòu)

純度極高，雜質(zhì)<1013cm-3結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)單胞對于任何給定的晶體，可以用來形成其晶體結(jié)構(gòu)的最小單元注：（a）單胞無需是唯一的

（b）單胞無需是基本的晶體結(jié)構(gòu)三維立方單胞

簡立方、體心立方、面立方金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)原子結(jié)合形式：共價鍵形成的晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個正四面體，具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)半導體有:

元素半導體如Si、Ge

金剛石晶體結(jié)構(gòu)半導體有:

化合物半導體如GaAs、InP、ZnS閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)金剛石型閃鋅礦型練習1、單胞是基本的、不唯一的單元。（）2、按半導體結(jié)構(gòu)來分，應用最為廣泛的是（）。3、寫出三種立方單胞的名稱，并分別計算單胞中所含的原子數(shù)。4、計算金剛石型單胞中的原子數(shù)。原子的能級電子殼層不同支殼層電子1s；2s，2p；3s，2p，3d；…共有化運動+14電子的能級是量子化的n=3四個電子n=28個電子n=12個電子SiHSi原子的能級原子的能級的分裂孤立原子的能級4個原子能級的分裂原子的能級的分裂原子能級分裂為能帶Si的能帶（價帶、導帶和帶隙〕價帶：0K條件下被電子填充的能量的能帶導帶：0K條件下未被電子填充的能量的能帶帶隙：導帶底與價帶頂之間的能量差半導體的能帶結(jié)構(gòu)導帶價帶Eg自由電子的運動微觀粒子具有波粒二象性半導體中電子的運動薛定諤方程及其解的形式布洛赫波函數(shù)固體材料分成：超導體、導體、半導體、絕緣體固體材料的能帶圖半導體、絕緣體和導體半導體的能帶本征激發(fā)練習1、什么是共有化運動？2、畫出Si原子結(jié)構(gòu)圖（畫出s態(tài)和p態(tài)并注明該能級層上的電子數(shù)）3、電子所處能級越低越穩(wěn)定。（）4、無論是自由電子還是晶體材料中的電子，他們在某處出現(xiàn)的幾率是恒定不變的。（）5、分別敘述半導體與金屬和絕緣體在導電過程中的差別。半導體中E（K）與K的關(guān)系在導帶底部，波數(shù)，附近值很小，將在附近泰勒展開半導體中E（K）與K的關(guān)系令代入上式得自由電子的能量微觀粒子具有波粒二象性半導體中電子的平均速度在周期性勢場內(nèi)，電子的平均速度u可表示為波包的群速度自由電子的速度微觀粒子具有波粒二象性半導體中電子的加速度半導體中電子在一強度為E的外加電場作用下，外力對電子做功為電子能量的變化半導體中電子的加速度令即有效質(zhì)量的意義自由電子只受外力作用；半導體中的電子不僅受到外力的作用，同時還受半導體內(nèi)部勢場的作用意義：有效質(zhì)量概括了半導體內(nèi)部勢場的作用，使得研究半導體中電子的運動規(guī)律時更為簡便（有效質(zhì)量可由試驗測定）空穴只有非滿帶電子才可導電導帶電子和價帶空穴具有導電特性；電子帶負電-q（導帶底），空穴帶正電+q（價帶頂）K空間等能面在k=0處為能帶極值導帶底附近價帶頂附近K空間等能面以、、為坐標軸構(gòu)成空間，空間任一矢量代表波矢導帶底附近K空間等能面對應于