西电微电子学院半导体物理、半导体器件总结资料精

实际表明等距的晶面分别把基矢 （或 ） （或 ） （或 ）分割成多少
个等份。它们也是以| |、| |、| |为各轴的长度单位，所求的晶面截距的倒数值。
简单立方晶格中一个晶面的密勒指数是和晶面法线的晶向指数完相同，即在立方晶系
中晶列指数和晶面指数（密勒指数）相同的晶向和晶面之间是垂直的。
跋涉于坎坷，崛起于沉沦，始得大成。
金刚石结构：它是立方对称的晶胞，这种晶胞可以看作是两个面心立方晶胞沿立方体的空间对 角线互相位移了 1/4 的空间对角线长度套构而成。
闪锌矿型结构：它是由两类原子各自组成的面心立方，沿空间对角线彼此位移四分之一对角线 长度套构而成。每个原子被四个异族原子所包围。它们也依靠共价键结合，但有一定的离子键成分。
极性半导体：共价化合物半导体晶体中，结合的性质具有不同程度的离子性，常称这类半导体 为极性半导体。
双原子复式格子：闪锌矿结构的Ⅲ-Ⅴ族化合物和金刚石结构一样，都是由两个面心立方晶格 套构而成，称这种晶格为又原子复式结构。
电子壳层：原子中的电子在原子核的势场和其它电子的作用下，它们分列在不同的能级上，形 - 3 成所谓的电子壳层。每一壳层对应于确定的能量。
一个晶向用, -表示，等效晶面用〈 〉表示。 一个晶面用( )表示，等效晶面用* +表示。 等效晶向〈 〉有 6 个，等效晶面* +有 3 个； 等效晶向〈 〉有 12 个，等效晶面* +有 6 个； 等效晶向〈 〉有 8 个，等效晶面* +有 4 个；
〈 〉晶向的原子线密度 ；
〈 〉晶向的原子线密度 √ ；
晶格基矢：原胞的边矢量。体心立方晶格和面心立方晶格的立方单元都不是最小 的周期性单元。
晶格可以分为简单晶格和复式晶格两类，在简单晶格中，每一个原胞有一个原子； 在复式晶格中，每一个原胞含两个或更多的原子。
对于简单晶格，每个原子的位置坐标都可以写成
的形式，其中
， ， 为晶格基矢， ， ， 为一组整数。我们用*
由于晶格的对称性，这六个晶向并没有什么区别，晶体在这些方向上的性质完全相同，
统称这些等效的晶向时写成〈 〉。同样〈 〉表示 8 个晶向，〈 〉表示 12 个晶向。
晶面、密勒指数：布拉伐格子的格点可以看成分列在平行等距的平面系上，这样
的平面称为晶面。平常用(
)来标记这个晶面系，称为密勒指数，| |、| |、| |
〈 〉晶向的原子线密度
；
√
* +面间距为 ，原子面密度 ，共价键面密度 ；
* +面间距为√ ，原子面密度 √ ，共价键面密度 √ ；
* +面间距为√ 、 √ ，原子面密度 、 √ ，共价键面密度 、 √ ；
√
√
-2-
磨难成人，磨难毁人，成于强毅心志，毁于乖戾猥琐。
第一章 半导体中的电子状态
单电子近似：假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其它电子的平均势场中 运动。该势场是具有与晶格同周期的周期性势场中运动。
共有化运动：当原子相互接近形成晶体时，不同原子的内外各电子壳层之间就有了一定程度的 交叠，相邻原子最外壳层交叠最多，内壳层交叠较少。原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠电子 不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而电子将可以在整个晶 体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。但须注意，因为各原子中相似的壳层上的电子才有相 同的能量，电子只能在相似壳层间转移。因此共有化运动会产生是不同原子的相似壳层间的交叠， 只有外层电子的共有化运动才显著。
允带、禁带、满带、空带：N 个原子接近结合成晶体后，每个原子都要受到周围原子势场的作 用，其结果是每一个 N 度简并的能级都分裂成 N 个彼此相距很近的能级，这 N 个能级组成一个能 带，这时电子不再属于某一个原子而是在晶体中作共有化运动。分裂的每一个能带都称为允带。允 带之间因没有能级称为禁带。N 个原子组成的晶体，共有 4N 个价电子，2N 个 s 电子，2N 个 p 电 子，由于轨道杂化的结果能带分裂成两个能带，两个能带并不分别和 s 和 p 能级相对应，而是上下 两个能带中都包含 2N 个状态，根据泡里不相容原理，各可容纳 4N 个电子，根据电子先填充低能 的这一原理，它们对应于共价键中的电子，这个带通常称为满带或价带（通常原子中的内层电子都 是占据满带中的能级，因而内层电子对导电没有贡献）；上面一个能带是空的，没有电子，通常称 为空带或导带；（对于未被电子部分占满的能带，在外电场作用下，电子可以从外电场中吸收能量 跃迁到未被电子占据的能级去形成电流，起导电作用，常称这种能带为导带。）中间隔以禁带。
能带论：用单电子近似来研究固态晶体中电子的状态的理论称为能带论。
共价键：两个原子各贡献一定量的价电子为该两个原子所共有，共有的电子在两个原子之间形 成较大的电子云密度，通过它们对原子实的引力把两个原子结合在一起，这就是共价键。
杂化轨道：在四面休结构的共价晶体中，四个共价键并不是以孤立原子的电子波函数为基础形 成的，而是以 s 态和 p 态波函数的线性组合为基础，构成了所谓的杂化轨道，即一个 s 态和 3 个 p 态组成的 sp3 杂化轨道为基础形成的，它们之间具有相同的夹角 109°28'。
晶列、晶向、晶向指数：布拉伐格子的格点可以看成分裂在一系列相互平行的直
线系上，这些直线系称为晶列。同一个格子可以形成方向不同的晶列，每一个晶列定
义了一个方向，称为晶向。如果一个原子沿晶向到最近的原子的位移矢量为
，则晶向就用 、 、 来标志，写成,
- 。标志晶向的这组数称为晶
向指数。（过原点任一格点将其指数化为互质整数）, -, -, -,̅ -, ̅ -, ̅-
+表示一
个空间格子，( 、 、 )的取值表示一格子中的一个格点。( 、 、 )所有可能取值
表示一个空间格子。
布拉伐格子：实际晶格可以看成在上述空间格子的每个格点上放有一组原子，它 - 1 们的相对位移为 ra。这个空间格子表征了晶格的周期性，称为布拉伐格子。
单胞：在有些情况下原胞不能反映出晶格的对称性，为了反映晶格的对称性，选 取了较大的周期单元，称为单胞。单胞在有些情况下是原胞。沿单胞的三个棱所作的 三个矢量通常称为单胞的基矢。
磨难成人，磨难毁人，成于强毅心志，毁于乖戾猥琐。
固体物理基础知识
固体材料分类：晶体 非晶体 准晶体。
晶体格子或晶格：晶体中原子排列的具体形式。
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金刚石结构：由面心立方单元的中心到顶角引 8 条对角线，在其中互不相邻的 4 条对角线的中点，各加一个原子，就得到了金刚石结构。
原胞：一个晶格最小周期性单元，它的选取并不是唯一的。