微电子学概论.ppt

微电子学概论
第一页，课件共83页
固体材料：超导体: 大于106(cm)-1
导 体: 106~104(cm)-1
半导体: 104~10-10(cm)-1
绝缘体: 小于10-10(cm)-1
？什么是半导体
从导电特性和机制来分：
不同电阻特性
不同输运机制
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1. 半导体的结构
原子结合形式：共价键
形成的晶体结构： 构 成 一 个正四
面体， 具 有 金 刚 石 晶 体 结 构
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半导体的结合和晶体结构
金刚石结构
半导体有元素半导体，如：Si、Ge
化合物半导体，如：GaAs、InP、ZnS
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2. 半导体中的载流子：能够导电的自由粒子
本征半导体：n=p=ni
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电子：Electron，带负电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚 后形成的自由电子，对应于导带中占据的电子
空穴：Hole，带正电的导电载流子，是价电子脱离原子束缚 后形成的电子空位，对应于价带中的电子空位
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3. 半导体的能带 (价带、导带和带隙)
量子态和能级
固体的能带结构
原子能级 能带
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共价键固体中价电子的量子态和能级
共价键固体：成键态、反键态
原 子 能 级
反 成 键 态
成 键 态
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价带：0K条件下被电子填充的能量最高的能带
导带： 0K条件下未被电子填充的能量最低的能带
禁带：导带底与价带顶之间能带
带隙：导带底与价带顶之间的能量差
半导体的能带结构
导 带
价 带
Eg
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半导体中载流子的行为可以等效为自由粒子，但与真空中的自由粒子不同，考虑了晶格作用后的等效粒子
有效质量可正、可负，取决于与晶格的作用
电子和空穴的有效质量m*
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