电子科技大学：《半导体物理》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 半导体中的电子状态

第一章半导体中的电子状态 半导体中电子状态和能带 半导体中电子的运动和有效质量 半导体中载流子的产生及导电机构 半导体的能带结构

第一章 半导体中的电子状态 ◼ 半导体中电子状态和能带 ◼ 半导体中电子的运动和有效质量 ◼ 半导体中载流子的产生及导电机构 ◼ 半导体的能带结构

§1.1半导体中电子的状态 与能带的形成 能带论的定性叙述 1孤立原子中的电子状态 主量子数n:1,2,3,…

§ 1.1 半导体中电子的状态 与能带的形成 一.能带论的定性叙述 1.孤立原子中的电子状态 主量子数n:1,2,3,……

角量子数1:0,1,2,(n-1) 磁量子数m:0,±1,±2,…±1 自旋量子数ms:±1/2 能量最小原理 不相容原理

自旋量子数ms：±1/2 磁量子数 ml：0，±1，±2，…±l 角量子数 l：0，1，2，…（n－1） 能量最小原理 不相容原理

2晶体中的电子 (1)电子运动 在晶体中,电子在整个晶体中 作共有化运动

2.晶体中的电子 （1）电子运动 在晶体中，电子在整个晶体中 作共有化运动

电子由一个原子转移到相邻的原 子去,因而,电子将可以在整个晶 体中运动

电子由一个原子转移到相邻的原 子去,因而,电子将可以在整个晶 体中运动

(2)能级分裂 s能级 设有A、B两个原子 孤立时,波函数为ψA和vB,不重叠 简并度=状态能级数=2/1=2

( 2)能级分裂 a.s能级 设有A、B两个原子 孤立时,波函数为ψA和ΨB,不重叠 . 简并度=状态/能级数=2/1=2

A.B两原子相互靠近, 电子波函数应是ψA和ψB 的线性叠加: 中1=A+甲B→E1 中A-uB E2

A . B 两原子相互靠近, 电子波函数应是ψA和ΨB 的线性叠加: Ψ1 = ΨA + ψB →E1 Ψ2 = ΨA - ψB →E2

●当有N个原子时: 相互中间隔的很远时,是N度简并的: 相互靠近组成晶体后,它们的能级 便分裂成N个彼此靠得很近的能级, 简并消失。这N个能级组成一个能 带,称为允许带

● 当有 N 个原子时： 相互靠近组成晶体后，它们的能级 便分裂成N个彼此靠得很近的能级， 简并消失。这N个能级组成一个能 带，称为允许带。 相互中间隔的很远时,是N度简并的:

b.p能级(1=1,m=0,±1) 一个p能级对应三个状态,三度简 并;N个孤立原子→3N度简并 组成晶体后,p能级分裂成3N个级 d能级,N个原子组成晶体后,d能级 分裂成5N个能级

b. p 能级（l=1，ml=0，±1） 组成晶体后，p 能级分裂成 3N 个级。 d 能级，N 个原子组成晶体后，d 能级 分裂成 5N 个能级。 一个 p 能级对应三个状态，三度简 并；N 个孤立原子→3N 度简并

能带原子级能 原子轨道 允带 禁带 禁带 S 原子能级分裂为能带的示意图

允带 { 能带 原子级能 { 禁带 { 禁带 原子轨道 原子能级分裂为能带的示意图 d p s