半导体物理基本概念-2014年

半导体物理基本概念:

离子晶体, 共价晶体, 晶胞, 肖脱基缺陷，费仑克尔缺陷，施(受)主杂质, 施(受)主电离能, 直(简)接复合, 复合率, 量子态密度, 状态密度, 有效状态密度, 绝缘体(半导体\导体)能带特点, 深(浅)杂质能级, 费米能级, 平衡态, 非平衡态, 载流子漂移运动，空穴，陷阱, 陷阱中心, 扩散系数, 扩散长度, 散射几率,电离杂质散射，迁移率, 复合中心，直接复合，间接复合, 简并半导体, 非简并半导体, 爱因斯坦关系

离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。

共价晶体：由共价键结合而成的晶体叫共价晶体。

(补充：晶体的分类（按原子结合力的性质分）

离子晶体：正负离子交替排列在晶格格点上，靠离子键结合成。

原子晶体：晶格格点上交替排列的是原子，依靠共价键结合而成。

分子晶体：占据晶格中格点位置的是分子，依靠范德瓦耳斯力结合而成。

金属晶体：晶格格点上排列着失去价电子的离子实，依靠金属键结合而成。)

晶胞：反映布拉菲点阵对称性的前提下，构成布拉菲点阵的平行六面体。除顶点上外，内部和表面也可以包含格点。

肖脱基缺陷:晶体结构中的一种因原子或离子离开原来所在的格点位置而形成的空位式的点缺陷

费仑克尔缺陷:指晶体结构中由于原先占据一个格点的原子（或离子）离开格点位置，成为间隙原子（或离子），并在其原先占据的格点处留下一个空位，这样的空位-间隙对就称为弗仑克尔缺陷

施主杂质：杂质在硅、锗等半导体中电离时，能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心。

施主电离能：多余的一个价电子脱离施主杂质而成为自由电子所需要的能量。

受主杂质：杂质在硅，锗等半导体中能接受电子而产生导电空穴，并形成负电中心。

受主电离能：使空穴挣脱受主杂质成为导电空穴所需要的能量。

直接复合：电子在导带和价带之间直接跃迁而产生复合

间接复合：电子和空穴通过禁带的能级进行复合

载流子复合率：单位时间单位体积内复合掉的电子-空穴对数。

量子态密度：k空间单位体积内具有的量子态数目。

状态密度：能量E附近单位能量间隔内的量子态数。

有效状态密度：

绝缘体能带特点：价带全部被电子填满，禁带上面的导带是空带，且禁带宽度较大。

半导体能带特点：价带全部被电子填满，禁带上面的导带是空带，但禁带宽度相对较小。

导体能带特点:

深杂质能级：若杂质提供的施主能级距离导带底较远；或提供的受主能能级距离价带顶较远，这种能级称为深能级，对应的杂质称为深能级杂质。

浅杂质能级：通常情况下，半导体中些施主能级距离导带底较近；或受主能能级距离价带顶较近。这种能级称为浅能级，对应的杂质称为浅能级杂质。

准费米能级：由于同一能带内，电子的跃迁非常迅速和频繁，因此，即使在非平衡状态下，导带中的电子和价带中的电子分布仍满足费米分布，即各自处于热平衡态---准平衡态。 此时导带上的电子和价带上的电子有各自的费米能级

费米能级:

平衡态：半导体中载流子浓度不随时间变化且满足200i n p n =

非平衡态：当半导体受到外界作用(如：光照等)后, 载流子分布将与平衡态相偏离, 此时的半导体状态称为非平衡态。此时载流子浓度不满足20

0i n p n = 载流子漂移运动:

空穴：把满带中的空状态假想为的一个带正电的“粒子”。陷阱:

陷阱中心: 有显著陷阱效应（积累的非平衡载流子数目可以与非平衡载流子数目相比拟）的杂质或缺陷能级称为陷阱，而相应的杂质或缺陷称为陷阱中心。

扩散系数: 扩散系数反映载流子在有浓度梯度时运动的难易程度

扩散长度: 扩散长度的意义:非平衡少数载流子在边扩散边复合的过程中，其浓度减少到原值的1/e 时扩散走过的距离。也表示非平衡载流子深入半导体的平均深度.

散射几率(Pi): 描述散射的强弱，它表示单位时间内一个载流子受到散射的次数。

电离杂质散射:

迁移率: 迁移率是半导体材料的重要参数，它表示电子或空穴在外电场作用下作漂移运动的难易程度。物理意义：表示在单位场强下电子或空穴所获得的平均漂移速度大小，单位为m2/V ·s 或cm2/ V ·s ． 复合中心：促进复合过程的杂质和缺陷。

直接复合:

间接复合:

简并半导体:

非简并半导体:

爱因斯坦关系: