半導體物理知識點及重點習題總結(jié)

1、基本概念題：基本概念題：第一章第一章半導體電子狀態(tài)半導體電子狀態(tài)1.11.1半導體半導體通常是指導電能力介于導體和絕緣體之間的材料，其導帶在絕對零度時全空，價帶通常是指導電能力介于導體和絕緣體之間的材料，其導帶在絕對零度時全空，價帶全滿，禁帶寬度較絕緣體的小許多。全滿，禁帶寬度較絕緣體的小許多。1.21.2能帶能帶晶體中，電子的能量是不連續(xù)的，在某些能量區(qū)間能級分布是準連續(xù)的，在某些區(qū)間沒有能及分布。這些區(qū)間在能級圖中表現(xiàn)為帶狀，稱之為

2、能帶。1.21.2能帶論是半導體物理的理論基礎，試簡要說明能帶論所采用的理論方法。能帶論是半導體物理的理論基礎，試簡要說明能帶論所采用的理論方法。答：答：能帶論在以下兩個重要近似基礎上，給出晶體的勢場分布，進而給出電子的薛定鄂方程。通過該方程和周期性邊界條件最終給出Ek關系，從而系統(tǒng)地建立起該理論。單電子近似：將晶體中其它電子對某一電子的庫侖作用按幾率分布平均地加以考慮，這樣就可把求解晶體中電子波函數(shù)的復雜的多體問題簡化為單體問題。絕熱

3、近似：近似認為晶格系統(tǒng)與電子系統(tǒng)之間沒有能量交換，而將實際存在的這種交換當作微擾來處理。1.21.2克龍尼克克龍尼克—潘納模型解釋能帶現(xiàn)象的理論方法潘納模型解釋能帶現(xiàn)象的理論方法答案：答案：克龍尼克—潘納模型是為分析晶體中電子運動狀態(tài)和Ek關系而提出的一維晶體的勢場分布模型，如下圖所示VX克龍尼克克龍尼克—潘納模型的勢場分布潘納模型的勢場分布利用該勢場模型就可給出一維晶體中電子所遵守的薛定諤方程的具體表達式，進而確定波函數(shù)并給出Ek關系

4、。由此得到的能量分布在k空間上是周期函數(shù)，而且某些能量區(qū)間能級是準連續(xù)的（被稱為允帶），另一些區(qū)間沒有電子能級（被稱為禁帶）。從而利用量子力學的方法解釋了能帶現(xiàn)象，因此該模型具有重要的物理意義。1.21.2導帶與價帶導帶與價帶1.31.3有效質(zhì)量有效質(zhì)量有效質(zhì)量是在描述晶體中載流子運動時引進的物理量。它概括了周期性勢場對載流子運動的影響，從而使外場力與加速度的關系具有牛頓定律的形式。其大小由晶體自身的E1.61.6直接帶隙材料直接帶隙材

5、料如果晶體材料的導帶底和價帶頂在k空間處于相同的位置，則本征躍遷屬直接躍遷，這樣的材料即是所謂的直接帶隙材料。1.61.6間接帶隙材料間接帶隙材料如果半導體的導帶底與價帶頂在k空間中處于不同位置，則價帶頂?shù)碾娮游漳芰縿偤眠_到導帶底時準動量還需要相應的變化第二章第二章半導體雜質(zhì)和缺陷能級半導體雜質(zhì)和缺陷能級2.12.1施主雜質(zhì)受主雜質(zhì)施主雜質(zhì)受主雜質(zhì)某種雜質(zhì)取代半導體晶格原子后，在和周圍原子形成飽和鍵結(jié)構時，若尚有一多余價電子，且該電子

6、受雜質(zhì)束縛很弱、電離能很小，所以該雜質(zhì)極易提供導電電子，因此稱這種雜質(zhì)為施主雜質(zhì)；反之，在形成飽和鍵時缺少一個電子，則該雜質(zhì)極易接受一個價帶中的電子、提供導電空穴，因此稱其為受主雜質(zhì)。2.12.1替位式雜質(zhì)替位式雜質(zhì)雜質(zhì)原子進入半導體硅以后，雜質(zhì)原子取代晶格原子而位于晶格點處，稱為替位式雜質(zhì)。形成替位式雜質(zhì)的條件：雜質(zhì)原子大小與晶格原子大小相近2.12.1間隙式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì)雜質(zhì)原子進入半導體硅以后，雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置，稱

7、為間隙式雜質(zhì)。形成間隙式雜質(zhì)的條件：（1）雜質(zhì)原子大小比較小（2）晶格中存在較大空隙形成間隙式雜質(zhì)的成因半導體晶胞內(nèi)除了晶格原子以外還存在著大量空隙，而間隙式雜質(zhì)就可以存在在這些空隙中。2.12.1雜質(zhì)對半導體造成的影響雜質(zhì)對半導體造成的影響雜質(zhì)的出現(xiàn)，使得半導體中產(chǎn)生了局部的附加勢場，這使嚴格的周期性勢場遭到破壞。從能帶的角度來講，雜質(zhì)可導致導帶、價帶或禁帶中產(chǎn)生了原來沒有的能級2.12.1雜質(zhì)補償雜質(zhì)補償在半導體中同時存在施主和受主