半導(dǎo)體器件物理

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1、主要參考書：《半導(dǎo)體器件物理》施敏著，電子工業(yè)出版社《半導(dǎo)體器件物理》劉樹林著，電子工業(yè)出版社《半導(dǎo)體物理》劉恩科著，國防工業(yè)出版社主講人：王金斌Email:jbwang@xtu.edu.cnTel:8292199半導(dǎo)體器件物理一、晶體的定義晶體:組成固體的原子（或離子）在微觀上的排列具有長程周期性結(jié)構(gòu)非晶體：組成固體的粒子只有短程序，但無長程周期性準晶:有長程的取向序，沿取向序的對稱軸方向有準周期性，但無長程周期性§1半導(dǎo)體晶體結(jié)構(gòu)與缺陷1.1幾種常見的晶體結(jié)構(gòu)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)無規(guī)網(wǎng)絡(luò)準晶Al65Co25Cu10合金二、幾種常見

2、的晶體結(jié)構(gòu)1.元素晶體a.密堆積：一維二維二維密排結(jié)構(gòu)二維正方結(jié)構(gòu)三維典型晶體：Be、Mg、Zn、Cd、Ti???密排六方（hexagonalclose-packed,hcp）結(jié)構(gòu)排列方式：???ABABAB???(六方密堆積)面心立方（face-centeredcubic,fcc）堆積排列方式：???ABCABC???(立方密堆積)典型晶體：Ca、Sr、Al、Cu、Ag???b.較松散的堆積體心立方（body-centeredcubic,bcc）堆積簡單立方（simplecubic,sc）堆積典型晶體：Li、Na、K、?-F

3、e???金剛石結(jié)構(gòu)典型晶體：金剛石、Si、Ge???配位數(shù)：一個原子周圍最近鄰原子的數(shù)目如：對于密堆積（hcp和fcc）配位數(shù)為12；對于體心立方（bcc）配位數(shù)為8等。00000CsCl結(jié)構(gòu)閃鋅礦結(jié)構(gòu)典型晶體：CsCl、CsBr、CsI???典型晶體：ZnS、CdS、GaAs、?-SiC???金剛石結(jié)構(gòu)和閃鋅礦結(jié)構(gòu)是半導(dǎo)體的最常見的結(jié)構(gòu)2.簡單化合物晶體NaCl結(jié)構(gòu)典型晶體：NaCl、LiF、KBr???堆積系數(shù)＝晶胞體積晶胞中原子所占的體積BA1.2晶格的周期性一、晶格與空間點陣晶格：晶體中原子（或離子）排列的具體形式2.

4、空間點陣等同點系：晶格中所有與起始點在化學(xué)、物理和幾何環(huán)境完全相同的點的集合空間點陣：由等同點系所抽象出來的一系列在空間中周期排列的幾何點的集合體格點：空間點陣中周期排列的幾何點基元：一個格點所代表的物理實體Rl0a1a2二、基矢和原胞2.基矢：任一格矢，1.格矢:如果所有l(wèi)1、l2和l3均為整數(shù)，則稱這組坐標基、和為基矢。對于一個空間點陣，基矢的選擇不是唯一的，可以有多種不同的選擇方式。Rl0a1a2原胞體積：原胞晶格原胞＝空間點陣原胞＋基元空間點陣最小的重復(fù)單元每個空間點陣原胞中只含有一個格點對于同一空間點陣，原胞有多種

5、不同的取法，但原胞的體積均相等空間點陣原胞Wigner-Seitz原胞（對稱原胞）體心立方的基矢和Wigner－Seitz原胞面心立方基矢、原胞和Wigner－Seitz原胞4.晶格的分類簡單晶格：每個晶格原胞中只含有一個原子，例：Na、Cu、Al等晶格均為簡單晶格晶格中所有原子在化學(xué)、物理和幾何環(huán)境上都是完全等同的。復(fù)式晶格：每個晶格原胞中含有兩個或兩個以上的原子或離子。簡單晶格必須由同種原子組成；反之，由同種原子組成的晶格卻不一定是簡單晶格。如：金剛石、Mg、Zn、C60和NaCl等晶格都是復(fù)式晶格三、倒格子i,j=1,2

6、,3倒格子的定義：倒格子原胞體積：h為整數(shù)倒格矢：，n1、n2、n3都是整數(shù)。研究到易點陣的意義利用倒易點陣的概念可以很方便地導(dǎo)出晶體幾何學(xué)中各種重要關(guān)系可以方便而形象地表示晶體衍射幾何學(xué)倒易矢量可以理解為波失由倒易點陣基失所張的空間成為倒易空間，可理解為狀態(tài)空間(k空間)1.4晶系和Bravais格子一、晶胞與晶胞基矢坐標系晶胞：既能反映晶格周期性（平移對稱性）又能體現(xiàn)晶體的對稱性特征的重復(fù)單元晶胞參量：a、b、c、?、?、?0???晶胞基矢：、、1.晶向指數(shù)二、晶胞基矢坐標系中的方向指數(shù)和面指數(shù)晶向指數(shù)：[lmn]沿晶向的

7、位移：l、m、n為互質(zhì)整數(shù)[011]AD0等效方向：?100?等效晶向（等效方向）：?lmn?2.晶面指數(shù)：TaSbUch、k、l為互質(zhì)整數(shù)晶面指數(shù)：（hkl）0等效晶面：{hkl}三、晶系（7個）(101)根據(jù)晶體的對稱性特征劃分(100)(010)(001)等效晶面：{100}0ABCD晶系對稱性特征晶胞參數(shù)所屬點群Bravais格子三斜只有1或ia?b?c?????C1、CiP單斜唯一2或ma?b?c?=?=90o??C2、CS、C2hP、C正交三個2或ma?b?c?=?＝?=90oD2、C2V、D2hP、C、I、F三方唯

8、一3或a=b=c?=?＝??90oC3、S6、D3C3V、D3dR四方唯一4或a=b?c?=?＝?=90oC4、S4、C4h、D4C4V、D2d、D4hP、I六方唯一6或a=b?c?=?＝90o?=120oC6、C3h、C6h、D6、C6V、D3h、D6hH立方