重要半導(dǎo)體的能帶圖(參考資料)(精)

1、重要半導(dǎo)體的能帶圖（參考資料）能帶結(jié)構(gòu)就是晶體電子的能量E與波矢k之間的關(guān)系曲線?，F(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展出了許多能帶結(jié)構(gòu)的計算方法和實驗方法，并且對于一系列半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)進行了理論計算和實驗驗證。能帶結(jié)構(gòu)的計算一般都是在一定的晶格周期性勢場形式下、基于單電子近似來求解Schrdinger方程；這里重要的是如何選取晶格周期性勢場的近似模型。因此，依據(jù)勢場模型的選取就有多種不同的計算能帶結(jié)構(gòu)的方法，例如Hartree-Fock方法、量子缺陷方法、贗勢方法等。r禁rLLL帶ob帝導(dǎo)3L(3心S76543210123rrLLL帶ob帝導(dǎo)3LS76543210123IEbrEzIoIzEr?9G-ZMItEM-

2、Z-1/1JF二4CI0I?*rs9tJ.ll巧亠MTL-NTr書f級一rJLIVSI4r二AX-Y4IxI1/,1MXJ11uNTrm+lk7W若干半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)（計算）圖1是采用贗勢方法計算而得到的若干重要半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)圖（未考慮電子自旋）。見到，圖中所有半導(dǎo)體的價帶頂都位于Brilloui區(qū)中心（r點），然而導(dǎo)帶底卻不一定；因此就有所謂直接躍遷能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體（直接禁帶半導(dǎo)體）和間接躍遷能帶結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體（間接禁帶半導(dǎo)體）之分：Si、Ge、GaP、AlP、AlSb、AlAs等是間接禁帶半導(dǎo)體；GaAs、InP、InAs、InSb、GaSb、ZnS、ZnSe、ZnTe、CdTe等是直接禁

3、帶半導(dǎo)體。aSn（灰錫）具有金剛石型的晶體結(jié)構(gòu)，它是一種半金屬（即禁帶寬度為0的半導(dǎo)體）；其他類似的半金屬有HgSe和HgTe。圖2圖5示出的是一些重要的寬禁帶半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)。這些新型的半導(dǎo)體往往被稱為第三代半導(dǎo)體材料（第一代是Si,第二代是GaAs）GaN、AlN、InN是直接禁帶半導(dǎo)體，SiC、BN是間接禁帶半導(dǎo)體。它們在高功率、高溫、微波、低噪聲等應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)具有優(yōu)良的性能；特別,氮化鎵基的半導(dǎo)體不僅在微波領(lǐng)域、而且在高效率發(fā)光（藍色光）領(lǐng)域內(nèi),都表現(xiàn)出了突出的成效。谷谷5劈裂帶3C-SCX谷E=2.36eVrEr=6.0eVEl=4.6eVTE俺=0.01eV300K300K能嚴Ef=2.36eVrEr=6,0elEL4.6eV,=0.01e-Ef圖2三種碳化硅的能帶結(jié)構(gòu)閃鋅FGaNX谷0、亀空穴帶菽空穴帶劈裂帶%=3.2匕El=4.85eV&=4*6更匕E=0.02eV300K閃鋅孑GaNX書E100啊重空穴帶菽空穴帶2eViEl=4.8-5*leVEt=6eV,E*0.02eV300K圖3兩種氮化鎵的能帶結(jié)構(gòu)圖4三種氮化硼的能帶結(jié)構(gòu)1130110I/f?送I覆Qf0詁！匚u;IA芒