半導(dǎo)體物理教案第1節(jié)第7節(jié)

1、緒論緒論本門課的主要內(nèi)容：固體物理20學(xué)時(shí)，半導(dǎo)體物理50學(xué)時(shí)。與其他課程的關(guān)系。一、一、半導(dǎo)體科技發(fā)展簡介半導(dǎo)體科技發(fā)展簡介（170年）年）1.萌芽時(shí)期萌芽時(shí)期（1834～1931）將近）將近100年時(shí)間年時(shí)間1834年，F(xiàn)araday提出半導(dǎo)體判定條件：金屬：cm???610?半導(dǎo)體：cmcm?????631010?絕緣體：cm??1210?半導(dǎo)體具有負(fù)的電阻溫度系數(shù)，這一年成為該學(xué)科進(jìn)入萌芽時(shí)期的標(biāo)志。1873年，W.SmithS

2、e光電導(dǎo)效應(yīng)。1874年，F(xiàn).BrawnPbS等礦石的整流作用。1879年，HallHall效應(yīng)。表明半導(dǎo)體的導(dǎo)電機(jī)構(gòu)與金屬不同。直到20世紀(jì)30年代以前，雖然有些發(fā)現(xiàn)，但是不系統(tǒng)。2.理論形成和系統(tǒng)發(fā)展時(shí)期理論形成和系統(tǒng)發(fā)展時(shí)期（1931～1980）近）近50年時(shí)間年時(shí)間1931年，Wilson提出能帶論奠定了半導(dǎo)體理論的基礎(chǔ)，解釋了金屬、半導(dǎo)體、絕緣體的本質(zhì)區(qū)別。1949年，W.Shockley(晶體管之父)。pn結(jié)雙極晶體管（Bi

3、polarTransist）理論。1947年與J.Barden和W.H.Brattain發(fā)明點(diǎn)接觸晶體管。為此獲得諾貝爾物理學(xué)獎。標(biāo)志現(xiàn)代半導(dǎo)體理論的形成，半導(dǎo)體科技進(jìn)入系統(tǒng)發(fā)展時(shí)期。1957年，Kroemer異質(zhì)結(jié)晶體管。半導(dǎo)體領(lǐng)域第二次獲得諾貝爾物理學(xué)獎。1958年，Esak:隧道二極管第三次獲得諾貝爾物理學(xué)獎。這一時(shí)期，所用的半導(dǎo)體材料主要是鍺。鍺晶體管開創(chuàng)了第二代計(jì)算機(jī)（后來為硅管所取代）。3.集成化的微電子時(shí)期集成化的微電子時(shí)

4、期（1960～1980）第一章、第一章、半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)一、量子力學(xué)基礎(chǔ)一、量子力學(xué)基礎(chǔ)1.MaxPlanch普朗克光量子說普朗克光量子說n=012…??nhnEn???能量是量子化的，不是連續(xù)的。光子的概念。光子是電磁輻射的量子，傳遞電磁相互作用的規(guī)范粒子。其靜止質(zhì)量為零M=0不帶電荷Q=0其能量為普朗克常量和電磁輻射頻率的乘積h??hE?在真空中以光速c運(yùn)行v=c=3e8米秒根據(jù)質(zhì)能方程：2mchE???說明光子

5、的動質(zhì)量：2chm??光子的動量：?????hhchcmmcp?????222.光子的波粒二象性光子的波粒二象性光具有波動性，又具有粒子性。3.德布羅意物質(zhì)波德布羅意物質(zhì)波matterwave在光具有波粒二象性的啟發(fā)下，法國物理學(xué)家德布羅意（1892～1987）在1924年提出一個假說，指出：“波粒二象性不只是光子才有，一切微觀粒子，包括電子和質(zhì)子、中子，都有波粒二象“波粒二象性不只是光子才有，一切微觀粒子，包括電子和質(zhì)子、中子，都有波

6、粒二象性。性。”他把光子的動量與波長的關(guān)系式p=hλ推廣到一切微觀粒子上，指出：“具有質(zhì)量“具有質(zhì)量m和速度和速度v的運(yùn)動粒子也具有波動性，這種波的波長等于普朗克恒量的運(yùn)動粒子也具有波動性，這種波的波長等于普朗克恒量h跟粒跟粒子動量子動量mv的比”的比”，即λ=hp=h（mv）。這個關(guān)系式后來就叫做德布羅意公式。這個關(guān)系式后來就叫做德布羅意公式。4.不確定性原理不確定性原理Uncertaintyprinciple又稱“測不準(zhǔn)原理”、“不