Элементы физики твердого тела

Атомы совершают тепловые колебания относительно положений равновесия (узлов), которые образуют

Положение любого узла определяется вектором:

По степени симметрии все элементарные ячейки

Число атомов, приходящихся на одну элементарную ячейку.

Объемно-центрированная ячейка

Простая кубическая ячейка

Гранецентрированная ячейка

Базоцентрированная ячейка

Дефекты:

1. Точечные: примеси в узлах и междоузлиях, пустые узлы

2. Линейные: дислокации.

3. Плоские: винтовые дислокации, границы монокрис-талла, зерен.

4. Объемные: трещины

5.2. Понятие об энергетических зонах.

В зоне расстояние по энергии

Валентная зона – образована из уровней основных состояний (n = 1).
Зона

Электроны зоны проводимости называются свободными.

Металлы:

Полупроводники:

Eg > 2 эВ – диэлектрик, Eg < 2 эВ –

Рекомбинация: атом переходит в основное состоя-ние, электрон оказывается в валентной

В чистых полупроводниках (n = 1012 ÷ 1016 см-3) доля

Распределение Максвелла – Больцмана:

Вырожденное (5.2) и невырожденное (5.3) состояние.

Пример

T = 300 К

Ge: Eg = 0,66 эВ, EF = 0,33

Электроны полностью заполненной зоны не являются свободными.

Проводимость собственного полупроводника:

Примесные полупроводники получают добавлением в собственный примеси III или V

Электроны – основные носители, дырки – неосновные (n > p).

Дырки– основные носители, электроны – неосновные (p > n).

5.5. Внутренний фотоэффект.

Все процессы происходят внутри полупроводника.

Плотность потока фотонов
≈

Донорный полупроводник:

Акцепторный полупроводник:

Задача 5.1.

Как изменится удельное сопротивление образца из чистого арсенида галлия

5.6. Эффект Холла.

Rx – постоянная Холла.

Задача 5.2.

Удельное сопротивление кремния p-типа равно 10-2 Ом·м. Определить концентрацию

5.7. Контакт металла с полупроводником.

Если Ам > Апп

5.8. p – n – переход.