半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)

半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)教材:半導(dǎo)體物理 季振國(guó) 浙江大學(xué)出版社參考書：《半導(dǎo)體物理學(xué)》（第八版），劉恩科著，電子工業(yè)出版社

《半導(dǎo)體物理學(xué)基礎(chǔ)教程》，馮文修等著，國(guó)防工業(yè)出版社課程考核辦法

:本課采用開卷筆試的考核辦法?？傇u(píng)成績(jī)構(gòu)成比例為：平時(shí)成績(jī)20%；課外閱讀·10%；期末考試70%半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非平衡載流子pn結(jié)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)固態(tài)電子學(xué)分支之一微電子學(xué)光電子學(xué)研究在固體（主要是半導(dǎo)體〕材料上構(gòu)成的微小型化器件、電路、及系統(tǒng)的電子學(xué)分支學(xué)科微電子學(xué)簡(jiǎn)介:半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)微電子學(xué)研究領(lǐng)域半導(dǎo)體器件物理集成電路工藝集成電路設(shè)計(jì)和測(cè)試微電子學(xué)發(fā)展的特點(diǎn)向高集成度、低功耗、高性能高可靠性電路方向發(fā)展與其它學(xué)科互相滲透，形成新的學(xué)科領(lǐng)域：光電集成、MEMS、生物芯片半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)固體材料分成：超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體什么是半導(dǎo)體？半導(dǎo)體及其基本特性半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中載流子的統(tǒng)計(jì)分布半導(dǎo)體的導(dǎo)電性非平衡載流子pn結(jié)金屬和半導(dǎo)體的接觸半導(dǎo)體表面與MIS結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)半導(dǎo)體的純度和結(jié)構(gòu)

純度極高，雜質(zhì)<1013cm-3結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)單胞對(duì)于任何給定的晶體，可以用來形成其晶體結(jié)構(gòu)的最小單元注：（a）單胞無需是唯一的

（b）單胞無需是基本的晶體結(jié)構(gòu)三維立方單胞

簡(jiǎn)立方、體心立方、面立方金剛石晶體結(jié)構(gòu)金剛石結(jié)構(gòu)原子結(jié)合形式：共價(jià)鍵形成的晶體結(jié)構(gòu)：構(gòu)成一個(gè)正四面體，具有金剛石晶體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體有:

元素半導(dǎo)體如Si、Ge

金剛石晶體結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體有:

化合物半導(dǎo)體如GaAs、InP、ZnS閃鋅礦晶體結(jié)構(gòu)金剛石型閃鋅礦型練習(xí)1、單胞是基本的、不唯一的單元。（）2、按半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)來分，應(yīng)用最為廣泛的是（）。3、寫出三種立方單胞的名稱，并分別計(jì)算單胞中所含的原子數(shù)。4、計(jì)算金剛石型單胞中的原子數(shù)。原子的能級(jí)電子殼層不同支殼層電子1s；2s，2p；3s，2p，3d；…共有化運(yùn)動(dòng)+14電子的能級(jí)是量子化的n=3四個(gè)電子n=28個(gè)電子n=12個(gè)電子SiHSi原子的能級(jí)原子的能級(jí)的分裂孤立原子的能級(jí)4個(gè)原子能級(jí)的分裂原子的能級(jí)的分裂原子能級(jí)分裂為能帶Si的能帶（價(jià)帶、導(dǎo)帶和帶隙〕價(jià)帶：0K條件下被電子填充的能量的能帶導(dǎo)帶：0K條件下未被電子填充的能量的能帶帶隙：導(dǎo)帶底與價(jià)帶頂之間的能量差半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)導(dǎo)帶價(jià)帶Eg自由電子的運(yùn)動(dòng)微觀粒子具有波粒二象性半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)薛定諤方程及其解的形式布洛赫波函數(shù)固體材料分成：超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體固體材料的能帶圖半導(dǎo)體、絕緣體和導(dǎo)體半導(dǎo)體的能帶本征激發(fā)練習(xí)1、什么是共有化運(yùn)動(dòng)？2、畫出Si原子結(jié)構(gòu)圖（畫出s態(tài)和p態(tài)并注明該能級(jí)層上的電子數(shù)）3、電子所處能級(jí)越低越穩(wěn)定。（）4、無論是自由電子還是晶體材料中的電子，他們?cè)谀程幊霈F(xiàn)的幾率是恒定不變的。（）5、分別敘述半導(dǎo)體與金屬和絕緣體在導(dǎo)電過程中的差別。半導(dǎo)體中E（K）與K的關(guān)系在導(dǎo)帶底部，波數(shù)，附近值很小，將在附近泰勒展開半導(dǎo)體中E（K）與K的關(guān)系令代入上式得自由電子的能量微觀粒子具有波粒二象性半導(dǎo)體中電子的平均速度在周期性勢(shì)場(chǎng)內(nèi)，電子的平均速度u可表示為波包的群速度自由電子的速度微觀粒子具有波粒二象性半導(dǎo)體中電子的加速度半導(dǎo)體中電子在一強(qiáng)度為E的外加電場(chǎng)作用下，外力對(duì)電子做功為電子能量的變化半導(dǎo)體中電子的加速度令即有效質(zhì)量的意義自由電子只受外力作用；半導(dǎo)體中的電子不僅受到外力的作用，同時(shí)還受半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用意義：有效質(zhì)量概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢(shì)場(chǎng)的作用，使得研究半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)規(guī)律時(shí)更為簡(jiǎn)便（有效質(zhì)量可由試驗(yàn)測(cè)定）空穴只有非滿帶電子才可導(dǎo)電導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴具有導(dǎo)電特性；電子帶負(fù)電-q（導(dǎo)帶底），空穴帶正電+q（價(jià)帶頂）K空間等能面在k=0處為能帶極值導(dǎo)帶底附近價(jià)帶頂附近K空間等能面以、、為坐標(biāo)軸構(gòu)成空間，空間任一矢量代表波矢導(dǎo)帶底附近K空間等能面對(duì)應(yīng)于