2022-2023學(xué)年高二物理競(jìng)賽課件：半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)

半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和

結(jié)合性質(zhì)

1、金剛石型結(jié)構(gòu)和共價(jià)鍵化學(xué)鍵:

構(gòu)成晶體的結(jié)合力.共價(jià)鍵:

由同種晶體組成的元素半導(dǎo)體,其原子間無電負(fù)性差,它們通過共用一對(duì)自旋相反而配對(duì)的價(jià)電子結(jié)合在一起.半導(dǎo)體的晶體結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì)共價(jià)鍵的特點(diǎn)飽和性方向性正四面體結(jié)構(gòu)金剛石型結(jié)構(gòu)的晶胞Ge:a=5.43089埃Si:a=5.65754埃共價(jià)鍵是原子通過電子云的重疊形成的作用，所以，既有方向性，也有飽和性，即電子云要按照一定的方向重疊，才能保證最大重疊，保證共價(jià)鍵的穩(wěn)定性，所以導(dǎo)致了分子中的共價(jià)鍵間的鍵角。另外，原子都有自己特定的成鍵數(shù)目，如H原子只能形成1個(gè)共價(jià)鍵，O原子可以形成2個(gè)鍵，即飽和性

金剛石型結(jié)構(gòu){100}面上的投影：金剛石結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體：金剛石、硅、鍺000002、閃鋅礦結(jié)構(gòu)和混合鍵材料:Ⅲ-Ⅴ族和Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半導(dǎo)體

例:ZnS、ZnSe、GaAs、GaP化學(xué)鍵:

共價(jià)鍵+離子鍵

(共價(jià)鍵占優(yōu)勢(shì)）閃鋅礦結(jié)構(gòu)的結(jié)晶學(xué)原胞極性半導(dǎo)體沿著[111]方向看，（111）面以雙原子層的形式按ABCABCA…順序堆積起來。立方對(duì)稱性3、纖鋅礦型結(jié)構(gòu)材料:Ⅱ-Ⅵ族二元化合物半導(dǎo)體

例:ZnS、ZnSe、CdS、CdSe化學(xué)鍵:

共價(jià)鍵+離子鍵

(離子鍵占優(yōu)勢(shì)）(001)面是兩類原子各自組成的六方排列的雙原子層按ABABA…順序堆積

纖鋅礦結(jié)構(gòu)（四面體間隙）典型晶體：ZnS、CdS

SCd123454、氯化鈉型結(jié)構(gòu)不以四面體結(jié)構(gòu)結(jié)晶材料:IV-Ⅵ族二元化合物半導(dǎo)體

例:硫化鉛、硒化鉛、碲化鉛等簡(jiǎn)單化合物晶體（填隙）

NaCl結(jié)構(gòu)（八面體間隙）典型晶體：NaCl、LiF、KBr

Cl-AlN晶體的能帶特點(diǎn)對(duì)纖鋅礦結(jié)構(gòu)

直接帶隙導(dǎo)帶極小值與價(jià)帶極大值在點(diǎn)對(duì)閃鋅礦結(jié)構(gòu)

間接帶隙導(dǎo)帶極小值在X點(diǎn)，價(jià)帶極大值在點(diǎn)小結(jié)●在完整的半導(dǎo)體中，電子的能譜是一些密集的能級(jí)組成的帶（能帶），能帶與能帶之間被禁帶隔開。在每個(gè)能帶中，電子的能量E可表示成波矢的函數(shù)E(k)。在絕對(duì)零度時(shí)，完全被電子充滿的最高能帶，稱為價(jià)帶，能量最低的空帶稱為導(dǎo)帶?！裼行з|(zhì)