学时:32(周4学时)
主讲教师:关玉琴(理学院物理系);第一章半导体中公有化电子的能量状态
第二章半导体中的杂质和缺陷状态
第三章半导体中的平衡载流子
第四章半导体中的电迁移现象
第五章半导体中的非平衡载流子
第六章半导体外表和界面
第七章半导体的强电场效应;半导体材料举例:
①Ge,②Si,③GaAs,④InP,⑤GaN,⑥SiC,⑦TeCdHg。;(4)存在有两种(正、负电荷)载流子。
(5)存在有比金属要高的温差电动势率和Hall系数。
(6)具有较高的光电导等光敏性。
(7)半导体与金属接触,或者半导体p-n结,具有非线性电流-电压关系,并且可以有整流特性。
(8)具有明显的外表电场效应。;——各种物质的电阻率范围——;半导体的共价键结构;本征半导体;价带;1.本征半导体中有两种载流子——自由电子和空穴;杂质半导体;N型半导体;P型半导体;理想半导体：
1、原子严格地周期性排列，晶体具有完整的晶格结构。
2、晶体中无杂质，无缺陷。
3、电子在周期场中作共有化运动，形成允带和禁带——电子能量只能处在允带中的能级上，禁带中无能级。由本征激发提供载流子。
;实际材料中
1、总是有杂质、缺陷，使周期场破坏，在杂质或缺陷周围引起局部性的量子态——对应的能级常常处在禁带中，对半导体的性质起着决定性的影响。
2、杂质电离提供载流子。;§2.1硅、锗晶体中的杂质能级;金刚石型晶体结构中的两种空隙如图2-1所示。这些空隙通常称为间隙位置。;杂质原子进入半导体硅后，以两种方式存在：一种方式是杂质原子位于晶格原子间的间隙位置，常称为间隙式杂质〔A〕。;另一种方式是杂质原子取代晶格原子而位于晶格点处，常称为替位式杂质〔B〕;两种杂质特点：
间隙式杂质原子一般比较小，如：锂离子，0.068nm。
替位式杂质：
杂质原子的大小与被取代的晶格原子的大小比较相近；价电子壳层结构比较相近如：Ⅲ-Ⅴ族元素。;§2.1.2施主杂质施主能级;以硅中掺磷P为例：
磷原子占据硅原子的位置，磷原子有五个价电子，其中四个价电子与周围的四个硅原于形成共价键，还剩余一个价电子。;这个多余的价电子就??缚在正电中心P＋的周围。价电子只要很少能量就可挣脱束，成为导电电子在晶格中自由运动,这时磷原子就成为少了一个价电子的磷离子P＋，它是一个不能移动的正电中心。;施主杂质的电离过程，可以用能带图表示：
如以下图所示。当电子得到能量后，就从施主的束缚
态跃迁到导带成为导电电子，所以电子被施主杂质
束缚时的能量比导带底低，将被施主杂质束缚
的电子的能
量状态称为施主
能级，记为，
所以施主能级位
于离导带底很近
的禁带中。;§2.1.3受主杂质受主能级;这时B原子就成为多了一个价电子的磷离子B－，它是一个不能移动的负电中心。
空穴束缚在正电中心B－的周围。空穴只要很少能量就可挣脱束缚，成为导电空穴在晶格中自由运动。
;受主杂质的电离过程，可以用能带图表示：当空穴得到能量后;§2.1.4浅能级杂质电离能的简单计算;类氢模型：;杂质补偿：半导体中存在施主杂质和受主杂质时，它们的共同作用会使载流子减少，这种作用称为杂质补偿。在制造半导体器件的过程中，通过采用杂质补偿的方法来改变半导体某个区域的导电类型或电阻率。;1）：受主能级低于施主能级，剩余杂
质。;§2.1.6深能级杂质;§2.2化合物半导体中的杂质能级;;§2.3半导体中的缺陷能级;;点缺陷对半导体性质的影响：
缺陷处晶格畸变，周期性势场被破坏，致使在禁带中产生能级；
热缺陷能级大多为深能级，在半导体中起复合中心作用，使非平衡载流子浓度和寿命降低；
空位缺陷有利于杂质扩散；
对载流子有散射作用，使载流子迁移率和寿命降低。;;§2.3.2位错;;;§2.3.3偏离化学比缺陷