直接和间接带隙半导体 ppt课件.ppt

直接和间接带隙半导体
主要内容
半导体定义及其性质
什么是带隙
直接带隙和间接带隙半导体的性质、区别
半导体的应用
半导体的发展趋势
精品资料
你怎么称呼老师？
如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你是否会认为老师的教学方法需要改进？
你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？
教师的教鞭
“不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
“太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
什么是半导体
半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质称为半导体,换句话说半导体是导电性可受控制，范围可从绝缘体至导体之间的材料。
常见的半导体材料有硅、锗、***化镓等，而硅更是各种半导体材料中，在商业应用上最具有影响力的一种。
半导体的导电性
材料的导电性是由“导带”（conduction band）中含有的电子数量决定。当电子从“价带”（valence band）获得能量而跳跃至“导带”时，电子就可以在带间任意移动而导电。
常见的金属材料其导电带与价电带之间的“能量间隙”非常小，在室温下电子很容易获得能量而跳跃至导电带而导电，而绝缘材料则因为能隙很大（通常大于9电子伏特），电子很难跳跃至导电带，所以无法导电。
一般半导体材料的能隙约为1至3电子伏特，介于导体和绝缘体之间。因此只要给予适当条件的能量激发，或是改变其能隙之间距，此材料就能导电。
半导体的能带分布结构
根据能带理论，电子主要分布在满价带，当半导体受到温度影响时，满价带的电子会被激发到导带上，在价带上留下空轨道，这些空轨道就是空穴。温度越高，电子被激发到空导带的概率越大。导带上的电子和价带上的空穴决定了半导体的导电能力。
什么是带隙？
带隙就是导带的最低点和价带的最高点的能量之差（Eg）
本征光的吸收
半导体吸收光子使电子由价带激发到导带，形成电子-空穴对的过程就叫本征光吸收。
光子能量满足的条件是：
准动量守恒条件是：
两种跃迁方式
（直接光吸收过程）
对应于导带底和价带顶在k空间相同点的情况
跃迁需满足准动量守恒
光子的波矢 2π/ λ ~104cm-1
价带顶部电子的波矢2π/a~108cm-1
因此可以忽略光子动量，
在此次跃迁中，电子的波矢可以看作是不变的。我们称之为竖直跃迁，这种半导体我们称之为直接带隙半导体。
能量守恒：