半导体物理：chapter 2.2-半导体中的电子状态-半导体中的电子状态和能带.pptx

第二章 半导体中的电子状态;§2. 1 半导体的晶格结构和结合性质 -- §1.1 §2. 2 半导体中的电子状态和能带 -- §1.2 §2. 3 半导体中电子的运动和有效质量 -- §1.3 -1.4 §2. 4 回旋共振 -- §1.5 §2. 5 Si、Ge和GaAs的能带结构 -- §1.6-1.8 §2. 6 半导体中杂质和缺陷能级（自学）-- §2.1-2.3 ;§2.2 半导体中的电子状态和能带;特点;物体都具有波粒二象性，这个基本点知道吧？那么：1. 给一物体，这个物体具有的波动属性就是德布罗意波。2. 那么如何描述这个波的性质（某一处的概率密度）？这就是波函数的用处。3. 波函数如何来描述？那么就是薛定谔方程。电子是一物体，那么其也是具有波的属性的，那么可以用薛定谔方程来计算电子在某处出现的概率密度。;遵从两条基本原理 1.Pauli不相容原理 － 同一量子状态不可能有多于一个电子存在 2.能量最低原理－电子总是处于最低的量子态 ;晶体中的电子状态;1o 晶体电子兼有原子运动和共有化运动;Semiconductor Physics; N个原子靠近组成晶体 ? 每个能级 ? N度简并 ? N个彼此相距很近的能级 ? 准连续的能带 例：一个能带的宽度~几个eV 如果 N = 1023 则每个能带之间的距离大约10-23 eV Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 ; 能带的宽度和 原子总数（N的大小）没有太大关系 决定能带宽度的最主要因素是原子和原子之间的距离 原子距离越近 ?能带宽度越宽 能量越低的能带，能带宽度越窄，能带中的能级数取决于晶体中的原子数 ;;Na : 1s2 2s2 2p6 3s1 每个原子有11个电子， N个原子?11N个电子 如果加一个外加电场E ?e- 获得能量 ?移动到能量更高， 空的量子态上 ? 电流的传导 价带：能量最高的具有电子的能带（最外层电子所在能带）。 导带：电子在该能带内可以传导电流 （在这个例子中都是3s能带） （*实际上，对于Na来说，3s和3p是重叠的，但是无关紧要）;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics;§2.2.2 半导体中的电子状态和能带;量子力学的基本理论;一个质量为m0，速度为v的自由电子 动量： (1) 能量： (2) 自由电子能量和动量的波动性表述： 能量：E = hν = ?ω (3) 动量：P = ?k (4) k = |k| = 2π/λ 式(4)代入(1) (2) ，得： 速度： 能量： ;孤立原子中的电子状态：电子只能处于某些孤立的能级上。;1. 晶体中的薛定谔方程及其解的形式;布洛赫定理（Bloch’s Theorem）;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics;Semiconductor Physics