半导体物理之名词解释

半导体物理之名词解释

1.迁移率

参考答案：

单位电场作用下，载流子获得的平均定向运动速度，反映了载流子在电场作用下的输运能力，是半导体物理中重要的概念和参数之一。迁移率的表达式为：*

q m τμ= 可见，有效质量和弛豫时间（散射）是影响迁移率的因素。

影响迁移率的主要因素有能带结构（载流子有效质量）、温度和各种散射机构。

n p neu peu σ=+

2.过剩载流子

参考答案：

在非平衡状态下，载流子的分布函数和浓度将与热平衡时的情形不同。非平衡状态下的载流子称为非平衡载流子。将非平衡载流子浓度超过热平衡时浓度的部分，称为过剩载流子。

非平衡过剩载流子浓度：00

,n n n p p p ∆=-∆=-，且满足电中性条件：n p ∆=∆。可以产生过剩载流子的外界

影响包括光照（光注入）、外加电压（电注入）等。

对于注入情形，通过光照或外加电压（如碰撞电离）产生过剩载流子：2

np n>，对于抽取情形，通

i

过外加电压使得载流子浓度减小：2

np n<。

i

3. n型半导体、p型半导体

N型半导体：也称为电子型半导体.N型半导体即自由电子浓度远大于空穴浓度的杂质半导体.在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷）,使之取代晶格中硅原子的位置,就形成了N型半导体.在N型半导体中,自由电子为多子,空穴为少子,主要靠自由电子导电.自由电子主要由杂质原子提供,空穴由热激发形成.掺入的杂质越多,多子（自由电子）的浓度就越高,导电性能就越强. P型半导体：也称为空穴型半导体.P型半导体即空穴浓度远大于自由电子浓度的杂质半导体.在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼）,使之取代晶格中硅原子的位子,就形成P型半导体.在P 型半导体中,空穴为多子,自由电子为少子,主要靠空穴导电.空穴主要由杂质原子提供,自由电子由热激发形成.掺入的杂质越多,多子（空穴）的浓度就越高,导电性能就越强.

4.能带

当N个原子处于孤立状态时，相距较远时，它们的能级是简并的，当N个原子相接近形成晶体时发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。当N很大时，分裂能级可看作是准连续的，形成能带。

5.能带理论

这是讨论晶体（包括金属、绝缘体和半导体的晶体）中电子的状态及其运动的一种重要的近似理论。它把晶体中每个电子的运动看成是独立的在一个等效势场中的运动，即是单电子近似的理论；对于晶体中的价电子而言，等效势场包括原子实的势场、其他价电子的平均势场和考虑电子波函数反对称而带来的交换作用，是一种晶体周期性的势场。能带理论就是认为晶体中的电子是在整个晶体内运动的共有化电子，并且共有化电子是在晶体周期性的势场中运动；结果得到：共有化电子的本征态波函数是Bloch函数形式，能量是由准连续能级构成的许多能带。

6.有效质量

7.回旋共振

8. 空穴

空穴是未被电子占据的空量子态，代表价带顶附近的电子激发到导带后留下的价带空状态，是一种为讨论方便而假设的粒子。

9.深能级

半导体中的深能级杂质原子对其价电子的束缚比较紧，则其产生的能级在半导体能带中位于禁带较深处（即比较靠近禁带中央），故称为深能级杂质。杂质电离能大，施主能级远离导带底，受主能级远离价带顶。深能级杂质有三个基本特点：

一、是不容易电离，对载流子浓度影响不大。

二、是一般会产生多重能级，甚至既产生施主能

级也产生受主能级。

三、是能起到复合中心作用，使少数载流子寿命

降低

四、是深能级杂质电离后变为带电中心，对载流

子起散射作用，使载流子迁移率减小，导电性能下降。

10.激子

在半导体中，如果一个电子从满的价带激发到空的导带上去，则在价带内产生一个空穴，而在导带内产生一个电子，从而形成一个电子-空穴对。空穴带正电，电子带负电，它们之间的库仑吸引互作用在一定的条件下会使它们在空间上束缚

在一起，这样形成的复合体称为激子。

11.有效能态密度

对导带中不同能级上所有的电子，看作是处于导带底Ec，密度为Nc的能级上。这里的Nc就是电子有效能态密度，对于价带中的空穴同理。

12.费米能级

费米能级标志电子填充能级的水平。费米能级位于禁带之中（即位于价带之上，导带之下），费米能级是量子态是否被电子占据的分界线。在热力学温度0K时，能量高于费米能级的量子态基本是空的，能量低于费米能级的量子态基本上全部被电子所占据。

对于N 型半导体费米能级在禁带中央以上；掺杂浓度越大，费米能级离禁带中央越远，越靠近导带底部

对于P 型半导体费米能级在禁带中央以下；掺杂浓度越大，费米能级离禁带中央越远，越靠近价带顶部

13.费米分布 费米分布：1()1

F

E E KT f E e -=

+表示能量为E 的能级被电子占据的几率，而1()f E -表示能级被空穴占据的几率。

14.声学波、光学波

声学波：基元的整体运动。

光学波：非共价键性化合物基元中原子的相对运动。

声学波：频率较低，接近声波频率。

光学波：1频率较高，与红外光频率相近。

2有偶极矩，可与光波相互作用。

15.散射机制

（1）载流子散射的原因：只要是破坏晶格周期

性势场，（即能够产生附加势场的因素），

就都是散射载流子的根源。

（2）散射分为：

晶格振动散射，杂质电离散射，还有等能谷散射，中性杂质散射，位错散射等。

（3）杂质电离散射

半导体电离的施主或受主杂质是带电的离

子，在他们周围有库伦势场，当载流子从

离子周围通过时，由于库伦势场的作用，

载流子会被散射。

电离杂质散射32

∝( N是电离杂质浓

p NT-

度)，随着温度升高，散射几率变小。

（4）使用条件：低温时比较重要

（5）晶格振动散射

横声学波和横光学波不起作用。

只有长波起作用

长声学纵波：因为纵长声学波会使晶体产生体变——原子分布发生疏密变化，则将导致禁带宽度随之发生变化，即能带极值在晶体中出现波动，从而使得载流子的势能发生了改变，即产生了周期性势场之外的附加势场——称为形变势，所以就将散射载流子。