复旦大学：《固体物理导论》教学课件_第六章 半导体电子论

固体物理导论 黄高山 复旦大学材料科学系 NIV Email:shuang@fudan.edu.cn Tel:65642829

黄高山 复旦大学 材料科学系 Email: gshuang@fudan.edu.cn Tel: 65642829

6.半导体电子论

6.半导体电子论

6半导体的基本特证和分类 物质按导电性可以分为:导体,半导体和绝缘 体。从能带论角度看,三者区别在于能隙不同: Conduction band E.导带底导带边 E价带顶价带边 alence band Density of States

6.1 半导体的基本特征和分类 物质按导电性可以分为：导体，半导体和绝缘 体。从能带论角度看，三者区别在于能隙不同： 导带底/导带边 价带顶/价带边

绝缘体 半导体 导体 △E △E

典型的元素半导体都具有金刚石结构,而化合物半导 体大多具有ZnS结构,因此具有共价结合的特征。 金刚石结构 ZnS结构

典型的元素半导体都具有金刚石结构，而化合物半导 体大多具有 ZnS结构，因此具有共价结合的特征。 金刚石结构 ZnS 结构

Material Symbol Band gap (ev).302K+ Silicon Silicon carbide 6851 Zinc oxide Aluminium arseni de Alas Zinc sul fide Aluminium antimonide AlSb 1.6 Zinc selenide Aluminium ni tride Diamond Zinc telluride Cadmium sulfide Cds Gallium(III)phosphide GaP Gallium(III) arsenide GaAs Cadmium selenide Cdse Gallium(III) nitride GaN Cadmium telluride Gallium(II)sulfide GaS 2.5 Lead(II) sulfide Pbs Gallium antimonide GaSb ead(II)selenidePbSe Indium antimonide Lead(II) telluride Indium(III)nitride InN 0.7 Copper(II) oxide Indium(III)phosphide InP Copper(I) oxide Indium(III)arsenide InAs Iron disilicide B-FeSi2087

从输运性质来看,半导体的导电率介于102-109 g·cm之间。而且它的电阻随着温度降低而增大,金 属的电阻随着温度降低而降低。 35000 30000 半导体 12000 金属 25000 SIO/LAO SIO/LSAT B000 oE0 20000 15000 50100150200250300 Temperature(K) Temperature( K

从输运性质来看，半导体的导电率介于10-2~10 9 Ω·cm之间。而且它的电阻随着温度降低而增大，金 属的电阻随着温度降低而降低

3p 2p 2p n=2 2s 11 孤立原子的能级 35 p 2相互作用 能级分裂 绕核运动 电子运动 共有化运动两个相互靠近的原子

孤立原子的能级 相互作用 能级分裂 绕核运动 电子运动： 共有化运动 两个相互靠近的原子

考虑N个原子组成的晶体 (1)越靠近内壳层 的电子,共有化运动 原子能级 能带 弱,能带窄。 (2)各分裂能级间 能量相差小,看作准 连续 (3)有些能带被电 子占满(满带),有 些被部分占满(半满 带),未被电子占据 的是空带

考虑N个原子组成的晶体 （1）越靠近内壳层 的电子，共有化运动 弱，能带窄。 （2）各分裂能级间 能量相差小，看作准 连续 （3）有些能带被电 子占满（满带），有 些被部分占满（半满 带），未被电子占据 的是空带。 原子能级 能带

4N states I O electrons 6N sta 2N electrons 3 4N states 4 electrons 2N states 2N electrons Si的3s和3p态分裂为允带和禁带

Si的3s和3p态分裂为允带和禁带