半导体器件物理

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1、主要参考书：《半导体器件物理》施敏著，电子工业出版社《半导体器件物理》刘树林著，电子工业出版社《半导体物理》刘恩科著，国防工业出版社主讲人：王金斌Email:jbwang@xtu.edu.cnTel:8292199半导体器件物理一、晶体的定义晶体:组成固体的原子（或离子）在微观上的排列具有长程周期性结构非晶体：组成固体的粒子只有短程序，但无长程周期性准晶:有长程的取向序，沿取向序的对称轴方向有准周期性，但无长程周期性§1半导体晶体结构与缺陷1.1几种常见的晶体结构规则网络无规网络准晶Al65Co25Cu10合金二、几种常见

2、的晶体结构1.元素晶体a.密堆积：一维二维二维密排结构二维正方结构三维典型晶体：Be、Mg、Zn、Cd、Ti密排六方（hexagonalclose-packed,hcp）结构排列方式：ABABAB(六方密堆积)面心立方（face-centeredcubic,fcc）堆积排列方式：ABCABC(立方密堆积)典型晶体：Ca、Sr、Al、Cu、Agb.较松散的堆积体心立方（body-centeredcubic,bcc）堆积简单立方（simplecubic,sc）堆积典型晶体：Li、Na、K、-F

3、e金刚石结构典型晶体：金刚石、Si、Ge配位数：一个原子周围最近邻原子的数目如：对于密堆积（hcp和fcc）配位数为12；对于体心立方（bcc）配位数为8等。00000CsCl结构闪锌矿结构典型晶体：CsCl、CsBr、CsI典型晶体：ZnS、CdS、GaAs、-SiC金刚石结构和闪锌矿结构是半导体的最常见的结构2.简单化合物晶体NaCl结构典型晶体：NaCl、LiF、KBr堆积系数＝晶胞体积晶胞中原子所占的体积BA1.2晶格的周期性一、晶格与空间点阵晶格：晶体中原子（或离子）排列的具体形式2.

4、空间点阵等同点系：晶格中所有与起始点在化学、物理和几何环境完全相同的点的集合空间点阵：由等同点系所抽象出来的一系列在空间中周期排列的几何点的集合体格点：空间点阵中周期排列的几何点基元：一个格点所代表的物理实体Rl0a1a2二、基矢和原胞2.基矢：任一格矢，1.格矢:如果所有l1、l2和l3均为整数，则称这组坐标基、和为基矢。对于一个空间点阵，基矢的选择不是唯一的，可以有多种不同的选择方式。Rl0a1a2原胞体积：原胞晶格原胞＝空间点阵原胞＋基元空间点阵最小的重复单元每个空间点阵原胞中只含有一个格点对于同一空间点阵，原胞有多种

5、不同的取法，但原胞的体积均相等空间点阵原胞Wigner-Seitz原胞（对称原胞）体心立方的基矢和Wigner－Seitz原胞面心立方基矢、原胞和Wigner－Seitz原胞4.晶格的分类简单晶格：每个晶格原胞中只含有一个原子，例：Na、Cu、Al等晶格均为简单晶格晶格中所有原子在化学、物理和几何环境上都是完全等同的。复式晶格：每个晶格原胞中含有两个或两个以上的原子或离子。简单晶格必须由同种原子组成；反之，由同种原子组成的晶格却不一定是简单晶格。如：金刚石、Mg、Zn、C60和NaCl等晶格都是复式晶格三、倒格子i,j=1,2

6、,3倒格子的定义：倒格子原胞体积：h为整数倒格矢：，n1、n2、n3都是整数。研究到易点阵的意义利用倒易点阵的概念可以很方便地导出晶体几何学中各种重要关系可以方便而形象地表示晶体衍射几何学倒易矢量可以理解为波失由倒易点阵基失所张的空间成为倒易空间，可理解为状态空间(k空间)1.4晶系和Bravais格子一、晶胞与晶胞基矢坐标系晶胞：既能反映晶格周期性（平移对称性）又能体现晶体的对称性特征的重复单元晶胞参量：a、b、c、、、0晶胞基矢：、、1.晶向指数二、晶胞基矢坐标系中的方向指数和面指数晶向指数：[lmn]沿晶向的

7、位移：l、m、n为互质整数[011]AD0等效方向：100等效晶向（等效方向）：lmn2.晶面指数：TaSbUch、k、l为互质整数晶面指数：（hkl）0等效晶面：{hkl}三、晶系（7个）(101)根据晶体的对称性特征划分(100)(010)(001)等效晶面：{100}0ABCD晶系对称性特征晶胞参数所属点群Bravais格子三斜只有1或iabcC1、CiP单斜唯一2或mabc==90ºC2、CS、C2hP、C正交三个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