張寶林-《半導(dǎo)體物理》[課件-總結(jié).ppt

第一章和第二章 不要求 聲子除外 第三章半導(dǎo)體中的電子狀態(tài) 3 1晶體中的能帶1 在完整的半導(dǎo)體中 電子的能譜是一些密集的能級(jí)組成的能帶 能帶和能帶之間的間隙稱為禁帶 在每個(gè)能帶中 電子的能量E可以表示成波矢k的函數(shù)E k 在絕對(duì)零度時(shí) 完全被電子充滿的最高能帶 稱為價(jià)帶 能量最低的空帶 稱為導(dǎo)帶 2 電子的共有化運(yùn)動(dòng) 單電子近似 周期性勢(shì)場(chǎng) 3 在波矢量為k的狀態(tài)中 電子的能量E取確定的值 3 布洛赫函數(shù) 4 布里淵區(qū) 第一布里淵區(qū)中k的范圍 布里淵區(qū)E k關(guān)系的三種形式擴(kuò)展區(qū)形式 重復(fù)區(qū)形式 簡(jiǎn)約區(qū)形式5 能帶的六個(gè)特點(diǎn) 3 2在外力作用下晶體中電子的運(yùn)動(dòng)1 波包2 電子的平均速度 3 電子的加速度 4 有效質(zhì)量 引入有效質(zhì)量的意義 3 3導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴1 滿帶和部分填充的能帶 滿帶在外電場(chǎng)作用下不導(dǎo)電 只有部分填充的能帶 在外電場(chǎng)作用下導(dǎo)電 2 金屬 半導(dǎo)體和絕緣體在能帶上的區(qū)別 3 空穴的概念 3 4Si Ge和GaAs的能帶結(jié)構(gòu) 會(huì)畫能帶結(jié)構(gòu)圖 圖3 17和3 18 清楚其能帶結(jié)構(gòu)的特點(diǎn) 直接帶隙半導(dǎo)體和間接帶隙半導(dǎo)體的概念 3 5雜質(zhì)和缺陷能級(jí)施主雜質(zhì)和施主能級(jí) 受主雜質(zhì)和受主能級(jí) 雜質(zhì)補(bǔ)償 等電子雜質(zhì) 等電子陷阱 淺能級(jí)和深能級(jí) 兩性雜質(zhì) 陷阱能級(jí)在具體的半導(dǎo)體中 某種雜質(zhì)的作用雜質(zhì)電離能的表達(dá)式 p64 3 71 金的深能級(jí)雜質(zhì)特性 第四章電子和空穴的統(tǒng)計(jì)分布 1 狀態(tài)密度和狀態(tài)密度有效質(zhì)量2 費(fèi)米分布函數(shù) p73 4 10式描述每個(gè)量子態(tài)被電子占據(jù)的幾率隨能量E的變化3 費(fèi)米能級(jí)EF的意義 影響費(fèi)米能級(jí)的因素 費(fèi)米分布函數(shù)的性質(zhì)p744 能帶中電子和空穴的濃度 p77 4 22式 4 21式 p78 4 25和4 26p79 4 29式5 本征半導(dǎo)體 電中性條件本征費(fèi)米能級(jí) p81 4 31式本征載流子濃度 4 32式 4 33 4 34 4 35 第四章電子和空穴的統(tǒng)計(jì)分布 6 雜質(zhì)能級(jí) 電子占據(jù)雜質(zhì)能級(jí)的幾率 p85 4 36 4 40式雜質(zhì)能級(jí)上的電子濃度和空穴濃度 p86 4 41 4 44式只含一種雜質(zhì)的半導(dǎo)體 p87 和有雜質(zhì)補(bǔ)償?shù)陌雽?dǎo)體 p96 VIP 電中性條件的具體對(duì)應(yīng)形式及應(yīng)用弱電離 飽和電離和本征激發(fā)的條件 p89 4 52 4 55 濃度表達(dá)式 p89 4 54 4 58 載流子濃度隨溫度變化的討論 雜質(zhì)半導(dǎo)體 p91 圖4 5 p95 飽和電離區(qū)的范圍的標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用7 簡(jiǎn)并半導(dǎo)體的概念 第五章電荷輸運(yùn)現(xiàn)象 1 載流子的散射 p106 載流子散射的概念和作用 2 散射幾率和馳豫時(shí)間的理解各向同性散射和各向異性散射的區(qū)別 3 散射機(jī)構(gòu) 散射機(jī)制的種類和其隨溫度變化的作用差別a 晶格振動(dòng)散射 p110 長(zhǎng)縱聲學(xué)波散射和極性光學(xué)波散射b 電離雜質(zhì)散射 p113 c 其它的散射機(jī)構(gòu) 極低溫度 重?fù)诫s的情況下 中性雜質(zhì)的散射很重要 載流子之間的散射 對(duì)導(dǎo)電性能影響不大 位錯(cuò) 晶格不完整性引起的散射 第五章電荷輸運(yùn)現(xiàn)象 5 2電導(dǎo)現(xiàn)象 p115 1 遷移率的物理意義2 電子和空穴遷移率 p116 5 26和5 27 5 28和5 293 電導(dǎo)率 p117 5 33 5 34 5 35 多能谷的電導(dǎo)率 了解 4 遷移率及電導(dǎo)率與雜質(zhì)濃度和溫度的變化關(guān)系 課件 5 3霍爾效應(yīng) p122 1 什么是霍爾效應(yīng) 如何利用霍爾效應(yīng)判斷半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型 2 霍爾系數(shù) p124 5 53和5 54 p127 5 72 霍爾遷移率 課件 5 7磁阻效應(yīng) p146 解釋現(xiàn)象 第六章半導(dǎo)體中的熱效應(yīng) 三種熱電效應(yīng) 1 賽貝克效應(yīng) 溫差電動(dòng)勢(shì) p155 2 帕耳帖效應(yīng) 半導(dǎo)體制冷 p160 3 湯姆遜效應(yīng) 湯姆遜熱量 p161 解釋效應(yīng)的原理和可能的應(yīng)用 第七章非平衡載流子 平衡載流子和非平衡載流子 7 1非平衡載流子的產(chǎn)生和復(fù)合 p166 1 產(chǎn)生率和復(fù)合率2 非平衡載流子的復(fù)合和壽命 典型公式 p169 7 7式 直流光電導(dǎo)衰減法測(cè)量非平衡載流子壽命 3 非平衡狀態(tài)的準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) p170 7 14和7 15 7 16和7 17 7 18 7 19和7 20準(zhǔn)確寫出 7 2連續(xù)性方程 p173 1 流密度和電流密度 7 21 7 282 愛因斯坦關(guān)系 p176 7 36和7 37 會(huì)推導(dǎo) 第七章非平衡載流子 3 連續(xù)性方程 p177 p179 7 51和7 52式 總式 4 p180 泊松方程 7 53式少數(shù)載流子的連續(xù)性方程 7 54和7 55 總式 VIP 根據(jù)不同情況分析 相應(yīng)去掉一些項(xiàng) 得到簡(jiǎn)化的連續(xù)性方程 通過(guò)7 66式的方法 由邊界條件求解得到非平衡載流子的濃度表達(dá)式 進(jìn)而可以定性或定量分析 p183 7 67式常用 P182 7 3 p189 7 4節(jié)要求熟悉 課件上的徑向擴(kuò)散內(nèi)容只要求了解 P192 7 5只要求了解 第七章非平衡載流子 7 6復(fù)合機(jī)理 p196 1 兩種復(fù)合過(guò)程 直接復(fù)合和間接復(fù)合 通過(guò)復(fù)合中心 解釋區(qū)別 可以畫出示意圖2 引起復(fù)合和產(chǎn)生過(guò)程的內(nèi)部作用 p197 三種 a 電子與電磁波的作用 光躍遷或輻射躍遷b 電子與晶格振動(dòng)的相互作用 熱躍遷 吸收或發(fā)射聲子c 電子間的相互作用 俄歇效應(yīng)解釋機(jī)理 俄歇效應(yīng)要求會(huì)畫過(guò)程示意圖 p198 圖7 14 3 表面復(fù)合和表面復(fù)合率 p198要求清楚過(guò)程和對(duì)非平衡載流子穩(wěn)態(tài)分布的影響 7 114 7 115 7 116清楚其邊界條件 第七章非平衡載流子 7 7直接復(fù)合 p203 1 復(fù)合率 7 139與哪些量有關(guān) 為什么 7 141式 2 凈復(fù)合率和壽命 p2047 147 7 148 7 1493 復(fù)合系數(shù) p205 不要求 7 8直接俄歇復(fù)合 p207 1 復(fù)合率 7 161與哪些量有關(guān) 為什么 2 非平衡載流子壽命 p210 7 175及其衍生公式 7 9通過(guò)復(fù)合中心的復(fù)合 p211 新概念 電子和空穴的俘獲系數(shù) 7 179和7 1877 185和7 192的物理意義 要求可以分析過(guò)程和列公式 壽命公式 p215 7 205 第八章和第九章 主要根據(jù)課堂講授內(nèi)容 1 熱電子功函數(shù)和電子親和勢(shì) 2 外電場(chǎng)作用下 金 半接觸 半導(dǎo)體 半導(dǎo)體接觸 表面態(tài)對(duì)表面電勢(shì)和表面能帶的影響 會(huì)畫接觸后能帶圖 可以根據(jù)具體情況計(jì)算表面勢(shì) 勢(shì)壘高度等 3 積累層 耗盡層 反型層 強(qiáng)反型層的概念 4 同質(zhì)P N結(jié)和異質(zhì)P N結(jié)的能帶圖 平衡時(shí)和有偏壓時(shí) 5 歐姆接觸的概念和實(shí)現(xiàn)方法 6 MOS的性質(zhì) 理想MOS條件 費(fèi)米勢(shì)的概念 7 理想MOS的C V特性 第十章 一 五種光吸收過(guò)程 1 本征吸收2 激子吸收3 自由載流子吸收4 雜質(zhì)吸收5 晶格振動(dòng)吸收 概念 物理過(guò)程的描述 吸收閾值 吸收譜的特點(diǎn)及相對(duì)位置 公式 10 29 10 39 10 57 10 59 第十章