固 态电 子 论 名 词 解 释库
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<固体物理局部 >
晶体:构成粒子(原子,分子,集团周期性排列的固体,具有长程有序性,有固定的熔点,具有自限性, 各向异性和解理性特点的固体。
布拉伐点阵:晶体的周期性结构可以看作相同的点在空间周期性无限分布所形成的系统,称为布拉伐点阵。 布拉伐格子:在空间点阵用三组不共面平行线连起来的空间网格称为布拉伐格子。 基元:布拉伐格子中的最小重复单位称为基元。
原胞:在布拉伐格子中的最小重复区域称为原胞。
晶胞:为了同时反响晶体的周期性和对称性,常常选取最小的重复单位的整数倍作为重复单元,这种单元 称为晶胞。
导电碳浆
倒格子:分别以 b1,b2,b3, 作为基矢,构成的网格称作倒格子,其中
布里渊区:在倒格子中,以某个倒格点作为原点,作出它到其他所有倒格点的矢量的垂直平分面,这些面 将倒空间分割成有内置外的相等区域,称为布里渊区。
五种晶体结合力方式:
离子结合和离子晶体:
共价结合和共价晶体:能把两个原子结合在一起的的一对为两个原子自旋相反配对的电子结构称为共价键。
金属结合和金属晶体:作用力来自带正电原子实和负电电子云的吸引力,电子云重叠产生强烈的排斥作用 的排斥力结合的称为金属晶体。
氢键结合和氢键晶体:氢原子同时与两个电负性较大的原子想结合,一个属于共价键,另一个通过库仑作 用结合的称为氢键。
范德瓦耳斯结合和分子晶体:靠电偶极矩的相互作用而结合的力称作范德瓦耳斯力。
主要的晶体结构类型:
声子:晶格振动的一个频率为 wq 的格波等价于一个简谐振子的振动,其能量也可以表示为以下, Enl=(0.5+nhwq.能量单元是 hwq, 它是格波的能量量子,称之为声子。
点缺陷:在一个或几个原子尺寸范围内的微观区域内,晶格结构发生偏离严格周期性而形成的畸变区域。 面缺陷:如果晶体中周期性遭到破坏的区域形成一条线,称这种一维缺陷为线缺陷。
刃型位错:
树脂抛光轮螺型位错:
电子有效质量:在一维模型下,数学表达式 ,有效质量包含了内部势场各个方向的作用,内层电 子能带越窄,有效质量越大,外层电子能带越宽,有效质量越小。有效质量的引进概括了半导体内部势场 的作用,使得在解决电子在外力作用下运动规律时不涉及到内部势场的作用。
空穴:空穴是在几乎被电子填满的的能带中,未被电子占据的少数空量子态,这些少的空量子态总是处于 能带顶附近,空穴具有正的有效质量,带有正电荷,是一种载流子。 盘旋共振根本原理:固定交变电磁场的频率,改变磁感应强度以观测吸收现象,由于电子空穴的有效质量 具有方向上的各向异性,所以在不同方向上能出现不同的吸收峰。
杂质能级:在掺入施主杂质的半导体中,由于杂质电离出电子,使得周期性势场遭到破坏,因而杂质的电 子不可能处于正常的导带和价带中,而在禁带中引入了等高的分立能级,即杂质能级。 施主能级:电子被施主杂质束缚时的能量状态称为施主能级。
受主能级:空穴被受主杂质束缚时的能量状态称为受主能级。
施主杂质:在半导体中掺入杂质,杂质原子电离后向导带提供电子,而自身成为不可移动的带正电的离子, 使得半导体成为 N 型半导体,这种杂质称为施主杂质。
受主杂质:在半导体中掺入杂质,杂质原子电离后接受价带上的电子,而自身成为不可移动的带负电的离 子,使得半导体成为 P 型半导体,这种杂质称为受主杂质。
深能级:深能级一种电离能非常大的杂质电离产生的能级,施主杂质的深能级远离导带底,受主杂质的深 能级远离价带顶,深能级特点有,深能级含量极少,不易在室温下电离,对载流子浓度影响不大,深能级 一般会有多重电离,能产生施主和受主能级,能级的位置有利于促进载流子的复合,是少子寿命降低,形 成复合中心杂质。并且深能级杂质电离后对载流子起散射作用,使载流子迁移率减少,导电性能下降。
杂质补偿:半导体中同时存在施主杂质和受主杂质时,他们的共同作用会使载流子减少,这种作用称作杂 质补偿。
费米能级:费米分布函数 ,其中的 Ef 就是费米能级,它是热力学电子系统的的化学势,费米能级 是反响各个能级电子分布情况的参数,标志电子填充水平,影响费米能级的因素有, 1,半导体导电类型。 2,杂质含量。 3,温度。 4,能量零点的选取。
简并半导体:当掺杂浓度比拟高, 或温度足够低, 费米能级会接近导带底 (价带顶 甚至进入导带 (价带 , 这种半导体称为简并半导体。
非简并半导体:当掺杂浓度不算高, 费米能级处于禁带中并且远离导带 (价带 , 一般划分条件是 Ec-Ef>2eV,或 Ef-Ev>2eV. ,这种半导体称为非简并半导体。
冻析效应:对于含有杂质的半导体,当温度低于某一温度时,杂质只有局部电离,尚有局部载流子冻析在 杂质能级上,对导电没有奉献,这种现象称为冻析效应。
禁带变窄效应:在简并半导体中,杂质原子之间发生交叠,形成杂质能带,杂质能带进入导带或者价带, 并且和导带或者价带相连,形成新的简并能带,导致禁带宽度减小,这种现象称为禁带变窄效应。
强电场效应:在强电场的作用下,载流子的平均漂移速度不在于电场强度呈正比,随电场强度的增加,漂 移速度的增加比线性变得缓慢,最后到达饱和值,这种现象称为强电场效应。
多能谷散射效应:由于半导体导带具有多能谷的结构,最低和次低能量间隔较小,当电场到达一定程度后, 低能谷的电子可以向高能谷转移,即发生多能谷散射,然而高能谷电子的有效质量远大于低能谷有效质量, 因而在这个区域内会出现微分负电导现象,这就是多能谷散射效应。
耿氏效应:当内部电场强度最初位于负微分电导区时,半导体内部电流以很高的频率震荡,约为 0.47---6.5GHz ,这个效应称为耿氏效应。
再生素
非平衡载流子:对于半导体施加外界作用,可使其处于非平衡状态,此时多出来的载流子称为非平衡载流 子。
保护套非平衡载流子的复合:非平衡载流子在外界作用的情况下产生,当外界作用消除后,由于半导体内部作用, 非平衡载流子将消失,就是导带中的载流子落入到价带,使电子和空穴成对的消失,这个过程称作非平衡 载流子的复合。 (单位时间单位体积内复合的载流子称为载流子的复合率
非平衡载流子的寿命:非平衡载流子的平均生存时间称为非平衡载流子的寿命,标志着非平衡载流子的平 均生存时间,也是非平衡载流子衰减到初值的 1/e,所需要的时间。
准费米能级:当有非平衡载流子存在时,不再有统一的费米能级,此时处于非平衡状态的电子系统和空穴 系统可以有自己的费米能级,称作准费米能级。
陷阱效应:半导体处于非平衡状态时,杂质能级上电子数目也会改变,说明杂质能级具有收容非平衡载流 子的能力,这种积累非平衡载流子的作用称为陷阱效应。
雪崩击穿:在反向偏压下,由于倍增效应使得载流子成倍增多,迅速增大了反向电流,从而发生
的击穿现 象称为雪崩击穿,这一般在反向偏压大,势垒宽度大,杂质浓度小的情况下发生。
隧道击穿:在强电场的作用下,由于隧道效应使大量的电子从价带穿过禁带而进入到带的一种击穿现象, 称为隧道击穿,这一般在杂质浓度很高,反向偏压不大的情况下发生。
热电击穿:当 PN 结加反向偏压时,反向电流功耗加大,产生大量的热能,使得反向饱和电流密度 Js 随温 度成指数规律增加,这种由于热不稳定引起的击穿称为热电击穿。
少数载流子的注入:少子的注入是一种影响较为显著的现象,在金属和掺杂半导体接触的时候,加上电压, 就有少子从金属流向半导体。 和 N 型半导体接触时, 加正向电压有空穴流向半导体, 和 P 型半导体接触时, 加负向电压,有电子流向半导体。
欧姆接触:在金属和半导体接触时,还可以形成非整流接触,它不产生明显的附加阻抗,而且不会使半导 体内部载流子发生显著的变化,这类接触称作欧姆接触。
激子:当入射光能量 hv 小于 Eg ,价带电子受激发后虽然跃迁出了价带,而不能到导带成为自由电子,仍 然受到价带空穴库仑力的作用,受激电子和空穴相互束缚而结合在一起的新的系统称为激子。
直接跃迁:在本征吸收的过程中,价带一个电子仅仅吸收一个光子。而不涉及晶格振动交换能量,便激发 到导带去的跃迁。
间接跃迁:在本征吸收的过程中,价带中的电子不仅吸收一个光子而且还涉及晶格振动交换能量的跃迁称 为间接跃迁。10.10.0.10
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