2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体的杂化的原子

半导体的杂化的原子 杂化发生前，原子最外层s轨道中的一个电子被激发至p轨道，使将要发生杂化的原子进入激发态；之后，该层的s轨道与三个p轨道发生杂化。此过程中，能量相近的s轨道和p轨道发生叠加，不同类型的原子轨道重新分配能量并调整方向。 2 硅 重叠处 杂化轨道形成 反成键态 成键态 sp3杂化是指一个原子同一电子层内由一个ns轨道和三个np轨道发生杂化的过程。原子发生sp3杂化后，上述ns轨道和np轨道便会转化成为四个等价的原子轨道，称为“sp3杂化轨道”。四个sp3杂化轨道的对称轴两两之间的夹角相同，皆为109°28′。 原来在ns和np轨道上的4个电子，分别处在这4个杂化轨道上，成为未配对电子，和顶角原子相应的电子形成共价键。 4.半导体材料概述 最重要的半导体是硅Si:基于 杂化轨道， 反成键态产生导带， 反成键态产生价带， 完全的共价键, 室温下 金刚石 结构晶体 (锗Ge也是) , 间接半导体 . 灰锡Sn：半金属，金刚石结构. SiC: 间接半导体,带隙约为3eV. (足球烯): 半导体 随着同一族原子序数增加,带隙宽度减小. ● Ⅲ-Ⅴ族化合物：AlN,GaN为宽带半导体, InSb为窄带半导体，闪锌矿晶体. 氮化物：纤锌矿晶体. 族半导体由Zn, Cd or Hg 和O, S, Se or Te组成化合物. ZnS,ZnO and CdS为宽带半导体,通常是闪锌矿晶体或纤锌矿晶体 (个别除外). 这两类部分晶体 半导体由共价键逐渐转化为离子键联。 的能量相差可能很小.如闪锌矿ZnS能隙为3.78eV, 而纤锌矿ZnS能隙为3.91eV. ● I–VII族化合物 关于氟化物和 卤化物的半导体性质了 解甚少. 一般情况下,在同一周期内,随着原子序数 的增加, 减小. ● IV–VI族化合物（称为铅盐）由 Pb 或Sn 和 S, Se 和Te 组成，部分可以用于制作IR激光二极管。 ● S, Se, Te以及 P 或 I的转变，这些元素也是半导体 ●半导体氧化物： ●有机半导体晶体：蒽 ; 并五苯 硫芴 ●混晶（2,3,4种成分） 一些2种成分原子或化合物形成混晶， 能隙不可混合. 在微观尺度范围，混晶中离子空间分布不均匀产生无序。 $$