半导体物理 第一章 作业

学生层次：嵌入式系10级电子信息工程（微电子制造）本科

一、名词解释：

1、晶胞 能够反映晶格对称性的最小晶体结构单元，称为晶胞（Unit Cell）

2、闪锌矿型结构 其晶胞是由两类异族原子各自组成的面心立方晶格，沿立方体的空间对角线彼此（互相）位移四分之一的空间对角线长度套构而成。

3、电子的共有化运动 原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，电子可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而电子将可以在整个晶体中运动。这种运动称为电子的共有化运动。（只能在相似壳层间转移；最外层电子的共有化运动最显著）

4、轨道杂化 原子在成键时受到其他原子的作用，原有一些能量较近的原子轨道重新组合成新的原子轨道，使轨道发挥更高的成键效能，这叫做轨道杂化。

5、单电子近似 假设每个电子是在周期性排列且固定不动的原子核势场及其他电子的平均势场中运动。该势场是具有与晶格同周期的周期性势场。

二、填空：

1. 半导体材料是指（具有一定的导电能力，电阻率介于导体和绝缘体之间的材料）。元素半导体有（硅、锗）；它们的晶体结构是（金刚石结构）；原子通过（共价）键组成正四面体，键角大小为（109度28分 ），构成（sp3）杂

22化轨道。常温下每立方厘米体积中的Si原子数目为(5 10个)。

2. 第一布里渊区的范围是(- /a<k< /a)。半导体中电子的速度与能量的关系是（v=1/h dE/dk）；电子的有效质量表达式为（mn* = h2/d2E/dk2），通过（回旋

共振）实验及公式（ c = qB/mn* ）可以计算出有效质量。

3. 金属中，（导）带中的电子对导电有贡献。与半导体相比较，绝缘体的价带电子激发到导带所需的能量比半导体的（大）。

4. 在一定温度下，本征半导体价带电子被激发到（导）带成为导电电子需要获得的能量至少为（Eg）。本征激发后半导体内存在的载流子是（电子、空穴）。

5. 内层电子的能带（窄），有效质量（大）；外层电子的能带（宽），有效质量（小）。[选择填写：宽窄大小]

6. 硅、锗、砷化镓在室温下的禁带宽度分别是（1.12eV, 0.67eV, 1.43eV）。Eg 随温度的升高而（减小），并遵循（Eg(T) = Eg(0)- T2/(T+ )）规律。

三、简答题：

1. 本征半导体的导电机制及其与金属的区别是什么？

在半导体中，导带的电子和价带的空穴均参与导电，即存在两种载流子，这是与金属导体的最大区别。

2. 有效质量的意义是什么？

教材第１９页（图１－１４旁）

3. 请给出空穴的定义，并总结其4个特点

空穴是一种准粒子，把价带中空着的状态看成是带正电的粒子，称为空穴。 特点如下：

(a) 一个空穴带有一个单位的+q电荷；