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1、学习必备欢迎下载固体物理与半导体物理符号定义:EC导带底的能量EV导带底的能量NC导带的有效状态密度NV价带的有效状态密度n0导带的电子浓度p0价带的电子浓度ni本征载流子浓度Eg=ECEV禁带宽度Ei本征费米能级EF费米能级EnF电子准费米能级EpF空穴准费米能级ND施主浓度NA受主浓度nD施主能级上的电子浓度pA受主能级上的空穴浓度ED施主能级EA受主能级n+D电离施主浓度p-A电离受主浓度半导体基本概念:满带:整个能带中所有能态都被电子填满。空带:整个能带中完全没有电子填充; 如有电子由于某种原因进入空带,也具有导电性,所以空带也称导带。导带:整个能带中只有部分能态被电子填充。价带:由价
2、电子能级分裂而成的能带;绝缘体、半导体的价带是满带。禁带:能带之间的能量间隙,没有允许的电子能态。1、什么是布拉菲格子 ? 答:如果晶体由一种原子组成, 且基元中仅包含一个原子, 则形成的晶格叫做布拉菲格子。2、布拉菲格子与晶体结构之间的关系? 答:布拉菲格子基元晶体结构。3、什么是复式格子 ?复式格子是怎么构成 ? 答:复式格子是基元含有两个或两个以上原子的晶格(可是同类、异类 );复式格子由两个或多个相同的布拉菲格子以确定的方位套购而成。4、厡胞和晶胞是怎样选取的?它们各自有什么特点 ? 答: 厡胞选取方法:体积最小的周期性 (以基矢为棱边围成 )的平行六面体 ,选取方法不唯一,但它们体积
3、相等,都是最小的重复单元。特点:(1)只考虑周期性, 体积最小的重复单元; (2)格点在顶角上, 内部和面上没有格点;(3)每个原胞只含一个格点。 (4)体积:).(321aaa;(5)原胞反映了晶格的周期性,各原胞精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 8 页学习必备欢迎下载中等价点的物理量相同。晶胞选取方法:考虑到晶格的重复性,而且还要考虑晶体的对称性,选取晶格重复单元。特点: (1)既考虑了周期性又考虑了对称性所选取的重复单元。 (体积不一定最小 ) ;(2)体心或面心上可能有格点;(3)包含格点不止一个; (4)基矢用c
4、ba,表示。5、如何在复式格子中找到布拉菲格子?复式格子是如何选取厡胞和晶胞的? 答:复式格子中找到布拉菲格子方法:将周围相同的原子找出。6、金刚石结构是怎样构成的? 答:两个由碳原子组成的面心立方沿立方体体对角线位移1/4 套购而成。7、氯化钠、氯化铯的布拉菲格子是什么结构? 答:氯化钠布拉菲格子是面心立方;氯化铯的布拉菲格子是简单立方。8、密堆积有几种密积结构?它们是布拉菲格子还是复式格子? 答:密堆积有两种密积结构;密积六方是复式格子,密积立方是布拉菲格子。9、8 种独立的基本对称操作是什么? 答:8 种独立的基本对称操作:464321SCCCCC、I10、7 大晶系是什么 ? 答:7
5、大晶系是:立方、四方、六方、三方、正交、单斜、三斜。11、怎样确定晶列指数和晶面指数? 答:晶列指数确定:以某个格点为原点,以cba、为厡胞的 3 个基矢、则晶格中任一各点的位矢可以表示为:cpbnamRl,将pnm、化为互质的整数m、n、p,求的晶列指数 m n p,晶列指数可正、可负、可为零。晶面指数确定:(1)找出晶面在三基矢方向的截距; (2)化截距的倒数之比为互质整数之比;(3)(h1h2h3)晶面指数。12、通过原点的晶面如何求出其晶面指数? 答:晶面指数是指格点分布在一系列相互平行的平面上晶面,故将原点的晶面沿法线方向平移一段距离,找出晶面在三基矢方向的截距,化截距的倒数之比为互
6、质整数之比,(h1h2h3)晶面指数。13、晶面指数与晶面在三坐标轴上的截距之间的关系? 答:倒数关系。14、倒格子的定义 ?正倒格子之间的关系 ? 答:倒格子的定义:周期分布点子所组成的格子,描述晶体结构周期性的另一种类型的格子。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页学习必备欢迎下载倒格子基矢的定义:设晶格(正格子 )厡胞的基矢为321aaa、,则对应的倒格子厡胞基矢为321bbb、。则jijiabijji当当022.正倒格子之间的关系: (1)原胞体积之间的关系/)2(3*;(2)倒格矢与一族平行晶面之间的关系;(3
7、)正格矢与倒格矢的点积为2的整数倍;(4)正倒格子互为傅里叶变换。15、一维单原子晶格的色散关系?色散关系周期性的物理意义 ? 答:一维单原子晶格的色散关系:)21sin(maxqa色散关系周期性的物理意义:)21sin(maxqa的一个基本周期为aqa/,那么周期之外的点q可以用基本周期在内的一个点 q 来等效即是:.212,nanqq16、一维双原子晶格的色散关系? 答:一维双原子色散关系:)2cos(2)(M222qaMmmMmMm17、同一厡胞内两种原子有什么振动特点? 答:同一厡胞内两种原子振动特点:(1)声学波的振动:同一原胞内相邻的两种原子倾向于沿同一方向振动。长波极限:原胞中两
8、种原子的位相、振幅完全一致,长声学波反映的是原胞质心的振动;短波极限:轻原子不振动,重原子振动。(2)光学波的振动:同一原胞内相邻的两种原子作反方向振动。长波极限:原胞内不同原子振动位相相反,长光学波反映的是原胞质心不动;短波极限:重原子不振动,轻原子振动。18、晶格振动的格波数、格波支数及总格波数是如何确定的? 答:波矢数 (q 的取值数 )原胞数 N;格波支数原胞内原子的自由度数3n ;总格波数晶体内原子的总自由度数3Nn。19、声子这个概念是怎样引出的?它是怎样描述晶格振动的 ? 答:声子概念由来:独立的简谐振子的振动来表述格波的独立模式。声子描述晶格振动:(1)声子是能量携带者,一个声
9、子具有能量为l;(2)l中的 l 从 13Nn, l 不同表示不同种类的声子,共有3Nn 种声子;精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 8 页学习必备欢迎下载(3)ln为声子数,表明能量为l的声子有ln个;(4)频率为l的格波能量变化了lln,这一过程产生了ln个能量为l的声子;(5)声子是玻色子,遵循玻色统计。11/TKlBen20、驻波边界条件与行波边界条件下的状态密度分别怎么表示? 答:驻波边界条件状态密度:一维:1)L(二维:2)L(三维:3)L(行波边界条件状态密度:一维:1)L2(二维:2)L2(三维:3)L2(2
10、1、一维、二维、三维晶格的能级密度如何求出? 答:一维晶格的能级密度:驻波:dEdk /)L(21行波:dEdk /)L2(21其中:mk2E22二维晶格的能级密度:驻波:dEkdk /2)L(22行波:dEkdk /2)L2(22三维晶格的能级密度:驻波:dEdkk/4)L(223行波:dEdkk/4)L2(22322、在什么情况下电子的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述? 答:在TKEEBF电子的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述;在TKEEBF空穴的费米统计可用玻尔兹曼分布来描述。23、布洛赫定理的内容是什么? 答:布洛赫定理的内容:在周期性势场中运动的电的波函数子是布洛赫波函数,等于周期性函数
11、)(ruk与自由平面波因子相乘,即)R()(),.exp()()(eKKKKrururikrur布洛赫波函数函数的周期性与势场周期性相同。u(x)表示电子在原胞中的运动;rike.电子在晶体中共有化运动。24、禁带出现的位置和禁带宽度与什么有关? 答:禁带出现的位置与晶体结构有关;禁带宽度与周期势场有关。25、每个能带能容纳的电子数与什么有关? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页学习必备欢迎下载答:每个能带能容纳的电子数为2N,与厡胞数有关。26、如何运用紧束缚近似出的能量公式? 答:紧束缚近似出的能量公式:mmk)
12、.exp(EE0找出近邻原子的个数m,以某一个原子为原点,求出矢量,带入能量公式便可得到晶体中电子的能量。27、布洛赫电子的速度和有效质量公式? 答:布洛赫电子的速度公式:kEvkEvk1)(1一维情况下:;有效质量公式:zyxjikkmkmjijix,E1)(E122,1*221*三维:一维:28、有效质量为负值的含义? 答:有效质量为负值的含义:有效质量概括了晶体内部势场的作用,外力作用不足以补偿内部势场的作用时,电子的真实动量是下降的。29、绝缘体、半导体、导体的能带结构即电子填充情况有什么不同呢? 答:电子填充情况及能带结构不同:绝缘体最高能带电子填满,导体最高能带电子未填满,半导体最
13、高能带电子填满能带。导体中一定存在电子未填满的带,绝缘体、半导体的能带只有满带和空带。绝缘体的能带与价带相互独立,禁带较宽;半导体能带与价带相互独立,禁带较窄,一般在2eV 以下;导体价电子是奇数的金属,导带是半满的,价电子是偶数的碱土金属,能带交迭,禁带消失。31、空穴的定义和性质。答:空穴定义:满带 (价带)中的空状态;性质:空穴具有正有效质量,空穴具有正电荷,空穴的速度等于该状态有电子时其电子的速度,空穴的能量是向下增加的, 位于满带顶附近。32、半导体呈本征型的条件 ? 答:半导体呈本征型的条件:高纯、无缺陷的半导体或在高温时的杂质半导体。33、什么是非简并半导体 ?什么是简并半导体
14、? 答:非简并半导体:服从玻尔兹曼分布的半导体。简并半导体:服从费米分布的半导体。34、N 型和 P 型半导体在平衡状态下的载流子浓度公式? 答:载流子浓度公式:)exp()exp(00TKEENpTKEENnBVFVBFcc热平衡状态下的非简并半导体的判据式:n0p0=n2i精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 8 页学习必备欢迎下载35、非简并半导体的费米能级随温度和杂质浓度的变化? 答:讨论 n 型半导体:电中性条件:n0=n+D+p0(1)低温弱电离区:电中性条件: n0=n+D)2ln()2(2CDBDCFNNTKE
15、EE在温度 T 一定范围内, EF随温度增大而增大,当温度上升到NC=(ND/2)e-3/2=0.11ND时,EF随温度增大而减小。(2)强电离区 (饱和电离区 ):电中性条件: n0=ND)ln(CDBCFNNTKEE在温度 T 一定时, ND越大,EF就越向导带方向靠近,而在ND一定时,温度越高, EF就越向本征费米能级Ei方向靠近。(3)高温电离区:电中性条件:n0=ND+p0Ei=EF(呈本征态 ) 36、半导体在室温下全部电离下的电中性条件? 答:n 型:n0=ND;p 型:p0=NA37、由于简并半导体形成的杂质能带,能带结构有什么变化呢? 答:杂质电离能变小,禁带宽度变窄。38、
16、散射的原因是什么 ? 答:散射的原因:周期势场遭到破坏。(原子的热振动;杂质原子和缺陷的存在) 39、载流子的迁移率和电导率的公式? 答:迁移率公式:*pppnnnmqmq空穴电子电导率的公式: n 型半导体nnnqp 型半导体:pppq电子、空穴点同时导电pnpqnq本征半导体)(pniiqn40、什么是准费米能级 ? 答:准费米能级是导带和价带的局部费米能级。统一的费米能级是热平衡状态的标志。41、多子的准费米能级偏离平衡费米能级与少子的偏离有什么不同? 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页学习必备欢迎下载答:多数
17、载流子的准费米能级偏离平衡费米能级不多,少数载流子的准费米能级偏离平衡费米能级显著。42、爱因斯坦关系式 ? 答:爱因斯坦关系式:qTKBnnDqTKBppD43、什么是 PN 结的空间电荷区 ?自建场是怎样建立起来的 ? 答:PN 结的空间电荷区:在n 型区和 p 型交界面的两侧形成了带正、负电荷的区域。自建场:空间电荷区中的正负电荷形成电场,电场方向由n 区指向 p 区。44、雪崩击穿和隧道击穿的机理。答:雪崩击穿的机理:碰撞电离使载流子浓度急剧增加的效应导致载流子倍增效应,使势垒区单位时间内产生大量载流子,致使反向电流速度增大,从而发生p-n 结击穿。雪崩击穿除与电场有关,还与势垒区宽度
18、有关。一般掺杂以雪崩击穿为主。隧道击穿的机理:当电场E 大到或隧道长度短到一定程度时,将使p 区价带中大量的电子通过隧道效应穿过势垒到达n 区导带中去,使反向电流急剧增大,于是p-n 结发生隧道击穿。隧道击穿主要取决于外场。重掺杂以隧道击穿为主。45、平衡 PN 结和非平衡 PN 结的能带图46、什么是功函数 ?什么是电子亲和能 ? 答:功函数:电子从费米能级到真空能级所需的最小能量电子亲和能:半导体导带底的电子逸出体外所需要的最低能量,即CE0EX。47、金属半导体接触的四种类型? 答n 型P 型smWW阻挡层反阻挡层smWW反阻挡层阻挡层48、金属半导体整流接触特性的定性解释? 答:金半接
19、触的整流作用:无外场:半 -金电子 =金-半电子,阻挡层无净电流。正偏:金正半负半-金电子 金-半电子, I 随 V 变化反偏:金负半正半-金电子 金-半电子,金属中势垒高且不变,I 随 V 不变精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 8 页学习必备欢迎下载49、在考虑表面态的情况下,怎样形成欧姆接触? 答:用高掺杂的半导体和金属接触在半导体上形成欧姆接触。其他知识点:1、费米能级的物理意义:(1)决定各个能级上电子统计分布的参量;(2)直观反映了电子填充能级的水平。2、产生非平衡载流子的方法:(1)电注入; (2)光注入3、最
20、有效的复合中心位于禁带中线附近的深能级4、非平衡载流子的扩散原因:在载流子浓度不均匀条件下,有无规则的热运动引起。5、漂移电流是多子的主要电流形式,扩散电流是少子的主要电流形式。6、pn 结载流子的扩散是由于两区费米能级不一致所引起的;平衡 p-n 结,具有统一的费米能级。7、Pn 结的单向导电性是因为势垒的存在。正向偏压下 pn 结的特性:正向电压Vf与自建厂反向,势垒高度降低,势垒宽度变窄,载流子的扩散运动大于漂移运动。反向偏压下 pn 结的特性:正向电压Vr与自建厂同向,势垒区加宽,势垒高度增高,载流子的漂移运动大于扩散运动。8、势垒电容:势垒区的空间电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应(发生在势垒区 ) 扩散电容:扩散区的电荷数量随外加电压的变化所产生的电容效应。(发生在扩散区 ) 反偏时:势垒电容为主,扩散电容很小;正偏时:既有势垒电容,也有扩散电容;9、 纯净表面:没有杂质吸附层和氧化层的理想表面实际表面:与体内晶体结构不同的原子层表面能级:表面存在而产生的附加电子能级,对应的电子能态为表面态。表面态: (1)从能带角度,当晶体存在表面,在垂直表面方向成了半无限周期势场。(2)从化学键角度,表面是原子周期排列终止的地方。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 8 页