半导体物理-02

沿基矢a1，a2，a3方向平移元胞可覆盖所有晶格 每个元胞仅包含一个格点 所有格点都在元胞的顶点
#6 面心立方元胞的体积是晶胞的体积： A. 1/2 B. 1/3 C. 1/4 D. 1/6
* 格矢：晶格中所有格点的径向矢量
Rn n1a1 n2 a2 n3a3
Rn 晶体中任意一点r和另一点r1若满足：
r1 r (n1a1 n2 a2 n3a3 )
晶格中每一个格点都等同
a2 a1
Rn 3a1 2a2 0a3
其附近物理性质完全相同

晶列、晶向、晶面
*
晶列：晶格中的所有格点全部位于一系列相互平行的 直线上，这些直线系称为晶列。
*
晶向：表示晶列的方向
从原点O沿某个晶列到另一格点P作位移矢量
面心立方体
*
晶胞：能够最大限度反映晶格对称性的最小基本单元 通过晶胞的上下左右前后平移能得到整个晶格 晶胞能反映晶格对称性的基本单元
基矢用 a，b，c 表示
#5 每个面心立方晶胞有几个格点？
A. 2
*
B. 4
C. 6
D. 8
元胞：晶格的最小基本单元 以格点为顶点，以三个独立方向上 的周期为边长构成的平行六面体。 基矢用a1，a2，a3表示 面心立方体晶胞
* 晶面：晶格中的所有格点全部位于一系列相互平行 等距的平面上，这样的平面系称为晶面。
* 晶面指数(hkl)： h、k、l是晶面与三晶轴的截距r、s、t的倒 数的互质整数，也称为密勒指数。 z #7 该晶面指数为： A.（1 3 2） B.（ 2 3 1） C. （2 3 6) D. ( 6 2 3)
1. 晶胞中所含格点数 2. 原胞的体积 3. [110]与[100]晶向之间的夹角 4. (111)和(100) 晶面之间的夹角 5. (111)面上的格点密度
R l1a l2b l3c
l1 : l2 : l3 m : n : p
*
晶列指数[mnp]:晶向矢量在三晶轴上投影的互质整数
<100>代表了[100]、[Ī00]、[010]、[0Ī0]、[001]、[00Ī] <111>对角线的8个晶向； 同类晶向记为<mnp> <110>代表12个面对角线的晶向
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
+4
*
闪锌矿结构的原子晶格排列（AsGa等Ⅲ-Ⅵ半导体）
+3
+5
109º 28´
共价四面体
+5 +3 +5 +3 +5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
+3
+5
基本单元：高度对称，通过上下左右前后平移பைடு நூலகம்得到整个晶体
+6 2 4
+14 2 8 4 +32 2 8 18 4
价 电 子 ＋4
+4
＋4 ＋4
＋4
＋4
＋4
金刚石（C）
硅 ( Si )
锗 ( Ge )
晶体熔点：金刚石：3550 ℃ 硅：1420℃ 锗： 941℃
*
金刚石结构的原子晶格排列（C，Si，Ge） 109º 28´
+4
共价四面体
+4 +4 +4 +4 +4
a: 晶格常数
硅 晶格常数（nm) 共价半径（nm) 0.543089 0.117 原子密度(cm-3) 5.0×1022 锗 0.565754 4.4×1022 0.122
晶体结构
晶格
晶格: 将晶体中的原子结构排列用点阵表示，这些点可以代表
一个原子，也可代表若干个原子。代表点空间分布的周期性与 晶体中原子排列的周期性完全一致。
第一章 半导体中的电子能量状态
半导体特有 的导电特性 固定熔点
温 度 D
能带结构
半导体的晶体结构
A
B C
时 间
非晶
多晶
单晶
#2
金刚石、锗、硅晶体的熔点温度高低的次序为：
A. 金刚石 < 锗 < 硅 C. 金刚石 < 硅 < 锗 B. 锗 < 硅 < 金刚石 D. 硅 < 锗 < 金刚石
＋4
＋4
＋4 共 价 键
,1 ,1
,1
,1
,1
原子在平面上的投影距离
金刚石结构晶胞
#3 属于一个金刚石晶胞的原子数为： A. 8个 B. 12 C. 16 D. 18
金刚石结构是两个面心立方沿对角线位移1/4套构而成
#4 晶格常数为a的金刚石结构，其
最近邻的原子间距为： A. a/2 C.
2 a/2
B. a/4 D. 3 a/4
y
x
1 1 1 : : 6:2:3 1 3 2
习题： 一、已知硅的晶格常数为0.543nm，计算： 1 .晶体硅的原子密度 2. (100)面的原子面密度 3. (110)面的面间距 4. 两个最近邻硅原子的距离 5.如果把每个原子看成是刚性球体 ，则所有原子在空间中 所 占据的 体积比例
二、已知面心立方晶胞的边长为a，计算: