2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体的真实半导体的能带结构

半导体的真实半导体的能带结构 半导体的真实半导体的能带结构 1.金刚石（硅、锗）、闪锌矿结构半导体（Ⅲ-Ⅴ，Ⅱ-Ⅵ，Ⅰ-Ⅶ化合物） ①高价带:产生于满p壳层阴离子（或与d壳层混合）， ●带顶 k=0. (四重简并) (两重简并) 杂化轨道形成的成键态。 ●最高两个带称为重穴hh带和lh带.在k=0 处Γ点两带简并,在 简并消除,散射 关系为 其中“+”和“-”号分别对应重穴hh带和lh带. 等能面不是球面(除非C=0}.但通常仍可近 似为球面.对应原子 态. 描述有效质量. 空穴的色散和有效质量都与波矢方向有关. ●第3个能带散射关系为 等能面为球形. 对应原子 态. ②最低导带：空s壳层阳离子，或 其中 Δ为自旋轨道耦合分裂值,随着原子 序数增加而增加。 ●CuCl中价带因近邻d轨道影响而反置。 化轨道形成的反成键态。 杂 △某些直隙材料 导带底与 价带顶间跃迁是禁戒的,因为这两带具有 相同的宇称.这个特性对光学性质有显著 影响. ●等能面 ●间接(隙)与直接(隙)半导体 △间接：Si, Ge,AlAs,GaP,AgBr,AlP等. 直接：InAs,GaAs,GaSb,InP等. Ge导带最小值在Λ向 L点； Si导带最小值在Δ方 向X点附近. Γ点处各向同性,且为抛物线. 导带最小值 附近的能带. △间接(隙)半导体能谷 其中 为 方向的纵向有效质量， 为两个垂直 方向的横向有效质量. 间接半导体：多谷； 直接半导体：单谷。 L点： X点附近 直隙半导体 GaAs 极小值 点与附近 极小值点能量相近, 在强电场作用下,电 子易从低 的 点. 转移到较高 近极小值处—Gunn效应. 的附 *电子迁移率 $$