半导体物理第1章课件.ppt
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1、1,第一章 半导体中的电子状态 思考题与练习题,比较说明孤立原子中的电子、自由电子、晶体中的电子的运动状态? 定性比较说明导体、绝缘体、半导体导电能力差异物理机制。 说明描述晶体中的电子的有效质量的物理含义,与自由电子的惯性质量有何区别,其引入有何好处?,2,第三章 半导体中载流子的统计分布 思考题,空穴的物理含义? 简述半导体的导电机构,与金属比较。 解释等能面,简述回旋共振测量有效质量的原理 简述Si、Ge的能带结构特征 简述GaAs的能带结构特征 比较CdTe、HgTe的 能带结构,3,族或族或族半导体中,那些可以形成混合晶体,其能带结构随组分的变化而如何变化?这些混合晶体有何应用? 晶
2、格常数为0.25nm的一维晶格,当外加102V/m、107V/m的电场时,分别计算出电子从能带底运动到能带顶的时间,4,12、设晶格常数为a的一维晶格,导带极小值Ec(k)和价带极大值附近能量分别为:,5,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? 在N个原子组成的晶体中,若由原来的一个原宇能缀分裂的能级狱大于刃或小于N,是否与泡利不相容原理矛盾? 如何理解能级“分裂”成能带?试以NaCl和C6为例,说明孤立原予的能级和能带的对应憎况。 晶体体积的大小对能级和能带有什么影响? 描述半导体中电子运动为什么要引入“有效质量“的概念?
3、用电子的惯性质量m0描述能带中电子运动有何局限性?,6,一般来说,对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,是否如此?为什么? 通常,晶格势场对电子作用力FL是不客易直接测定的,但可以通过它与外力场Fe的关系; 去求得。式中、m0表示电子质量,mn*表示电子有效质量,试推导上述关系 有两种晶体其能量与波矢的关系如图11所示。试问,哪一种晶体电子的有效质量大一些?为什么?,7,一维晶格能量E与波矢k的关系如图l2所示分别讨论下面几个间题: (1)如电子能谱和自由电子一样,写出与简约波矢k=1/4a对应的A(第I能带)、B(第2能带)、C(第3能带)三点处的能量E; (2)图中,哪个能带上的电子有效质量
4、最小? (3)图中能带上是否有某些位置,外力对这些位置上的电子没有影响?,8,一维晶格能量E与波矢k的关系如图l2所示分别讨论下面几个间题: (4)若能带1、2完全填满,而能带3是完全空着的,此时稍稍加热晶体,把少数电于从第2能带激发到第3能带,问空穴数是否等于电子数? (5)第2能带上空穴的有效质量|mp*|比第3能带上的电子有效质量|mn*|是大还是小? (6)比较能带2上空穴占据的能量间隔E2和能带3上电于占据的能量间隔E哪一个大? (7)当k为何值时,能带I和能带2之间,能带2和能带3之间发生跃迁需要的能量最小?,9,有效质量对能带的宽度有什么影响?有人说。“有效质量愈大,能态密度度也
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