КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Зонная структура типичных металлов, полупроводников, полуметаллов, бесщелевых полупроводников и диэлектриков
Зонная структура некоторых п/п Прямодонный п/п –абсолютный минимум в зоне проводимости и абсолютный максимум в центре () Зона проводимости: эффективная масса - скалярная величина, закон дисперсии в близи зоны проводимости … - квадратичный изотропный (где справедливо понятие тензора ): Валентная зона: эффективная масса дырок -скаляр, закон дисперсии: Отсчет энергии в зоне проводимости и валентной зоне
Зона проводимости и валентная зона- невырожденные, т.к. законы дисперсии описываются одной ветвью . Ширина запрещенной зоны -(расстояние по вертикали) между E min () в зоне проводимости E max () в валентной зоне, лежащих в точке . Непрямозонный п/п -многодолинный п/п в котором абсолютный минимум в зоне проводимости лежит не в центре - в точке
Зона проводимости Эффективная масса электрона - тензор (поперечная и продольная эффективные массы ) Зона проводимости- многодолинная- имеет несколько эквивалентных абсолютных минимумов, в эквивалентных направлениях точка в соответствии с симметрией кристалла (X или L-долины). Закон дисперсии (анизотропный): Поверхности равной энергии: эллипсоиды вращения- относительно главной оси тензора . Для этого п/п- вводят понятие термической () и оптической () запрещенных зон. -расстояние по оси E между абсолютным минимумом в зоне проводимости и абсолютным максимумом в валентной зоне. -энергетический зазор, который определяет равновесную концентрацию электронов () и дырок (), т.е. определяет электропроводность п/п. -расстояние по шкале энергии E между минимумов в зоне проводимости в точке максимумом в валентной зоне- проявляет в оптическом поглощении, т.к. вероятность перехода электрона из валентной зоны при поглощении фотона больше чем на прямой с изменением в.в. ().
Электроны проводимости распространяются равномерно между L(x) долинами. Вырождение валентной зоны Простая валентная зона с одной ветвью не реализуется в п/п. Для п/п характерно вырождение (по энергии) валентной зоны вида:
В точке стыкуются две зоны (две ветви E()) -одной энергии соответствуют разные волновые функции , это приводит к искажению поверхностей равной энергии. они представляют гафрированные поверхности, отвечающие закону дисперсии: -кубические кристаллы. Значение компонент - зависит от направления. При незначительных искажениях эллипсоидальных поверхностей путем усреднения значения энергии по разным направлениям, при данном - их замещают сферическими поверхностями с изотропными массами дырок -тяжелые дырки (ветвь , где энергия изменяется более медленно с ) и - легкие дырки (ветвь ). -скаляры(определяются из опытов по циклотронному резонансу) -тяжелые дырки; -легкие дырки Сечение изоэнергитических поверхностей при вырождении зон Т.о. валентная зона сложная, состоит из двух параболических подзон, стыкующихся в точке . Спин: орбитальное расщепление вырожденно валентной зоны. Если в уравнение Шредингера ввести потенциальную энергию, взаимодействия силового магнитного момента с магнитным полем, создаваемым орбитальным движением электронов, то это приводит к смещению уровней энергии и к частичному или полному вырождению уровней в зависимости от симметрии кристалла.
Кристаллы с центром инверсии Спиновое вырождение остается. Кристаллы без центра инверсии Вырождение снимается полностью, включая спиновое. смещается из точки в точку . С учетом вырождения и спин- орбитального расщепления валентной зоны состоящей из трех подзон. - подзоны тяжелых и легких дырок
- отщепленный подзона, параболическая с эффективной массой Закон дисперсии для валентной зоны: () + - подзона проявляется в оптическом поглощении - в электропроводности и поглощении света Зонная структура элементарных полупроводников ( ) -непрямодонные п/п, зона проводимости и валентная зона- сложные- состоят из наложения трех полос, каждая образована из гибридизированных - состояний валентных электронов. ГерманийСтруктура зон Зона проводимости: имеет минимумы энергии- долины , абсолютный минимум-, эффективная масса электронов- тензор (). Закон дисперсии- квадратичный анизотропный. Поверхности равной энергии- эллипсоиды вращения с осью вращения вдоль диагоналей куста. На приходится четыре полных эллипсоида, образующих суммарную поверхность равной энергии, вместо 8 по симметрии -долины [111] из-за положения -долины на границе . Валентная зона: состоит из трех подзон: -тяжелых дырок, -легких дырок -отщепленной подзоны и -вырождена в точке (стыкуются) поэтому поверхности равной энергии гафрированные. Законы дисперсии: ; где - тяжелые дырки; -легкие дырки Подзона , отщепленная подзона в результате учета спин-орбитального взаимодействия. , где: Кремний Структура зон Зона проводимости: долины абсолютный минимум энергии X([100]) лежит внутри (). Эффективная масса - тензор () Закон дисперсии- квадратичный анизотропный, поверхности равной энергии- сфероиды (менее вытянуты чем в Ge). - коэффициент анизотропии зоны проводимости меньше, чем у германия. Оси вращения сфероидов направлены вдоль главных осей куба. Валентная зона аналогична Ge, но в больше. Зонная структура п/п соединений: арсенида и фосфида галлия Арсенид галлия Зона проводимости: абсолютный минимум энергии лежит в центре зоны Бриллюэна (-долины), поэтому = Эффективная масса электронов -скаляр Закон дисперсии: Поверхности равной энергии- сферы, вблизи Минимум энергии- L лежит на границе () с этой долиной связано явление отрицательной дифференциальной проводимости (ОДП).
ОДП возникает в сильных электрических полях в результате междолинного переброса электрона из центральной -долины, где эффективная масса электронов (-тяжелые электроны L-долины), это приводит к снижению подвижности электронов и падению проводимости с ростом электрического поля (ОДП)
В состоянии ОДП Ga As может работать как усилитель и генератор СВЧ- колебаний (эффект Ганна) три подзоны, величину превосходит в Si. Описание валентной зоны аналогично валентной зоне в элементарном п/п. Фосфид галлия Непрямозонный п/п в отличии от GaS. Долина-L лежит выше и X-долин ()
валентная зона- аналог валентной зоны в GaS, разницей
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 899; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |