2022-2023学年高二物理竞赛课件：硅和锗的能带结构

硅和锗的能带结构 晶体结构和结合性质 半导体中的电子状态和能带 半导体中电子的运动 有效质量 本征半导体的导电机构 空穴 回旋共振 硅和锗的能带结构 硅和锗的能带结构 硅的导带结构 硅和锗的能带结构 硅的导带结构 硅和锗的能带结构 硅的导带结构 硅和锗的能带结构 硅的价带结构 价带顶位于k=0，即在布里渊区中心。 价带顶在k=0处二度简并，即同一个k对应两个E(k)，在k=0处，能量相重合，这对应于极大值相重合的两个能带，表明硅有两种有效质量不同的空穴。有效质量较大的空穴，称为重空穴，有效质量较小的空穴，称为轻空穴。 硅和锗的能带结构 硅的能带结构 硅和锗的能带结构 锗的能带结构 硅和锗的能带结构 能带与温度的关系 作 业 课后习题：1,2 补充习题： 1、原子中的电子和晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同？原子中内层电子和外层电子参与共有化运动有何不同？ 2、晶体体积的大小对能级和能带有什么影响？ 3、如何理解“回旋共振有效质量 不仅通过 , 和而与能带结构有关，而且还与磁场和等能面主轴之间的相对方位有关”。 发展趋势 普通禁带—宽禁带 常规半导体： EG ～1 eV Si EG = 1.1 eV GaAs EG = 1.4 eV 宽禁带半导体（WBG） EG > 2 eV 4H-SiC EG = 3.26 eV 6H-SiC EG = 3.0 eV GaN EG = 3.39 eV AlN EG = 6.1 eV AlGaN EG = 3.39 ... 6.1 eV ZnO EG = 3.32 eV C EG = 5.5 eV 举例 11 发展趋势 三维—低维（二维、一维、零维） 举例 12 $