2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体中空穴的状态

半导体中空穴的状态 半导体中空穴的状态 空穴的波矢 kp和速度 假设价带内失去一个ke态的电子，而价带中其它能级均有电子占据， 电子波矢总和 ∑‘k = kp 空穴波矢 空状态中填入一个电子形成满带时： ∑＇k+ ke=0 ∑’k=－ke ∴空穴的波矢 kp = - ke 速度 v 价带所有电子形成的总电流密度为 J 即为空穴形成的电流密度，那么： 空穴的能量 ○ ● Ec Ev E(ke) △E 电子能量 空穴能量 空穴的有效质量记为mp* ，令 在价带顶： 在价带顶附近空穴的有效质量为正的恒量 空穴运动的加速度 : 空穴的有效质量和加速度 电子的有效质量me* 在价带顶： < 0 空穴的波矢kP、能量E(kp)、有效质量m*p及加速度 ： 半导体中空穴的状态 半导体的能带结构 掌握硅、锗的能带结构特点 掌握砷化镓的能带结构特点 间接带隙半导体 直接带隙半导体 半导体能带极值附近E(k)的分布 k E 1. k 空间的等能面 b. 极值点k0=k0 (kx0,ky0,kz0) (1) 一般情况: 三维晶体. k=k(kx,ky,kz) c. 各向异性晶体 m*=m*(m*x,m*y,m*z). E=E(kx,ky,kz) 其中： 极值点k0附近电子能量E: (泰勒级数展开) 移项后： ● ko kx ky kz 椭球等能面 $