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半导体的能带结构.ppt

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,,第二章: 半导体的能带结构2.1 半导体的结构,2. 2 半导体的能带结构,**半导体简介,固体材料可分成:超导体、导体、半导体、绝缘体,从导电性(电阻):,电阻率ρ介于导体和绝缘体之间,并且具有负的电阻温度系数→半导体,2.1 半导体的结构,●电阻率导体: ρ<10-3Ωcm 例如:ρCu~10-6Ωcm半导体:10-2Ωcm<ρ<109Ωcm ρGe=0.2Ωcm 绝缘体:ρ>109Ωcm,,,T,R,,,,半导体,,金属,绝缘体,●电阻温度系数,半导体材料的分类,按功能和应用分,,微电子半导体,光电半导体,热电半导体,微波半导体,气敏半导体,∶ ∶,按组成分:,,无机半导体:元素、化合物,有机半导体,按结构分:,,晶体:单晶体、多晶体,非晶、无定形,*无机半导体晶体材料,无机半导体晶体材料,,元素半导体,化合物半导体,固溶体半导体,Ge,Se,Si,C,B,Te,P,Sb,As,元素 半导体,,,,,,,,,,,,S,I,Sn,,,,熔点太高、不易制成单晶,不稳定、易挥发,低温某种固相,稀少,(1)元素半导体晶体,化合物 半导体,,Ⅲ-Ⅴ族,Ⅱ-Ⅵ族,金 属氧化物,Ⅳ-Ⅵ族,Ⅴ-Ⅵ族,Ⅳ-Ⅳ族,,,,,,InP、GaP、GaAs、InSb、InAs,CdS、CdTe、CdSe、 ZnS,SiC,GeS、SnTe、GeSe、PbS、PbTe,AsSe3、AsTe3、AsS3、SbS3,CuO2、ZnO、SnO2,*化合物半导体及固溶体半导体,★过渡金属氧化物半导体:有ZnO、SnO2、V2O5、Cr2O3、Mn2O3、FeO、CoO、NiO等。★尖晶石型化合物(磁性半导体):主要有CdCr2S4、CdCr2Se4、HgCr2S4等。★稀土氧、硫、硒、碲化合物:有EuO、EuS、EuSe、EuTe 等。,(1)非晶Si、非晶Ge以及非晶Te、Se元素半导体(2)化合物有GeTe、As2Te3、Se4Te、Se2As3、As2SeTe非晶半导体,*.非晶态半导体,有机半导体,酞菁类及一些多环、稠环化合物, 聚乙炔和环化脱聚丙烯腈等导电高分子,他们都具有大π键结构。,*有机半导体,,高分子聚合物,有机分子晶体,有机分子络合物,晶体结构:原子规则排列,主要体现是原子排列具有周期性,或者称长程有序。有此排列结构的材料为晶体。 晶体中原子、分子规则排列的结果使晶体具有规则的几何外形,X射线衍射已证实这一结论。,晶体结构 固体的结构分为: 非晶体结构多晶体结构,,2.1.1 空间点阵 2.1.2 密勒指数 2.1.3 倒格子,非晶体结构:不具有长程有序。有此排列结构的材料为非晶体。 了解固体结构的意义: 固体中原子排列形式是研究固体材料宏观性质和各种微观过程的基础。,晶体内部结构概括为是由一些相同点子在空间有规则作周期性无限分布,这些点子的总体称为点阵。,2.1.1 空 间 点 阵,一、布喇菲的空间点阵学说,(该学说正确地反映了晶体内部结构长程有序特征,后来被空间群理论充实发展为空间点阵学说,形成近代关于晶体几何结构的完备理论。),关于结点的说明: 当晶体是由完全相同的一种原子组成,结点可以是原子本身位置。当晶体中含有数种原子,这数种原子构成基本结构单元(基元),结点可以代表基元重心,原因是所有基元的重心都是结构中相同位置,也可以代表基元中任意点子,结点示例图,1 . 点子,空间点阵学说中所称的点子,代表着结构中相同的位置,也为结点,也可以代表原子周围相应点的位置。,晶体由基元沿空间三个不同方向,各按一定的距离周期性地平移而构成,基元每一平移距离称为周期。 在一定方向有着一定周期,不同方向上周期一 般不相同。 基元平移结果:点阵中每个结点周围情况都一样。,2 . 点阵学说概括了晶体结构的周期性,3 . 晶格的形成,通过点阵中的结点,可以作许多平行的直线族和平行的晶面族,点阵成为一些网格------晶格。,平行六面体,原胞概念的引出: 由于晶格周期性,可取一个以结点为顶点,边长等于该方向上的周期的平行六面体作为重复单元,来概括晶格的特征。 即每个方向不能是一个结点(或原子)本身,而是一个结点(或原子)加上周期长度为a的区域,其中a叫做基矢 。 这样的重复单元称为原胞。,,原胞(重复单元)的选取规则反映周期性特征:只需概括空间三个方向上的周期大小,原胞可以取最小重复单元(物理学原胞),结点只在顶角上。反映对称性特征: 晶体都具有自己特殊对称性。 结晶学上所取原胞体积不一定最小,结点不一定只在顶角上,可以在体心或面心上(晶体学原胞); 原胞边长总是一个周期,并各沿三个晶轴方向; 原胞体积为物理学原胞体积的整数倍数。,布喇菲点阵的特点: 每点周围情况都一样。是由一个结点沿三维空间周期性平移形成,为了直观,可以取一
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