2022-2023学年高二物理竞赛课件：典型的半导体混晶

典型的半导体混晶 ●由一种、二种或多种原子随机构成的 混合物. 与非晶体的区别是：混晶中的原子分布仍然具有周期性. ●典型的半导体混晶 立方闪锌矿晶体 六角纤锌矿晶体 其中Al和Ga的阳离子，S和Se阴离子的空间分布在其相应的子晶格中分布是随 机的，与平均浓度x,y有关. 2.色散 ●声学声子 长波段(波长相对原子之间的距离较大）：线性，斜率即声速取决于两成分的权重平均 . 短波段(接近第一布里渊边界):仅有一种原子振动，由于仅一种子晶格伸缩，声 子频率会加宽，取决 于原子振荡的类型（质量和与邻近的“弹性系数”.从这种 纯净晶体包含同一种元素的不同同位素，也要视为混晶. ●光学声子 若对于任何x,两种材料的LO声子的能量 意义上说，即使是任何 称为混合型行为, 即LO声子本征频率随着y的连续变化由AC→AB.y增加→ 重叠，如 若对于任何x,两种材料的LO声子的能量不重叠，混晶展现出持续模行为.在这种情况下， AC材料和AB材料中LO声子、TO声子的本征频率随x仅稍微有所变化, 中一种成分随着 中另一种成分随着 9.10局域声子模 1.点缺陷 ● 类型： 空位 反置缺陷 填隙原子 替代原子 色心 ●点缺陷可以用质量为 弹性系数为 的振子表示. 2. 局域声子模 ①振幅在点缺陷位置最大,随着远离点缺 陷位置的距离增加而衰减.即仅存在于点 缺陷附近. ②局域声子模的分布 ●若局域声子模的频率 位于 光学支或声学支范围内,那么,一旦局域声 子模被激发,会很快衰减为体模. ●若局域声子模的频率 位于光学支和 声学支范围之间,称为隙模.或 (若视 ),则形成局域声子模. ③局域声子模波函数 其中 表示格波 矢和格波支, 是体模波函数.上图中 水平线（局域声子模）厚度与 的取值 范围有关. 3.每个点缺陷构成一个散射中心, 改变声子的位相, 影响有限的声子 和非简 谐作用（引入声子间散射）一样, 与声子 散射, 相驰豫时间. 三个假设： 1. 绝热近似 因为 所以电子实际上可以瞬时 跟随离子实运动.当我们只关注价电子体 系运动时,可以认为离子实固定在平衡上 (零级近似). 2.单电子近似 电子间相互作用： $$