电子信息物理学1.ppt

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1、第一章绪论一、信息客观事物状态的表露随时间变化的反应信息依附于物质认识客事物的中介物信息技术：信息的产生、转换、处理、传输、探测、显示、存储信息产业：主要是3C(Communication，Computer，Control)社会发展政治：原始社会奴隶社会……技术：农业社会工业社会信息社会主导经济：农业经济工业经济知识经济信息高速公路：提供产生、传输与享用信息的快速通道使人们在任何时间、任何地点，可以通过声音、图像、数据、文表等方式相互传递信息二、电子基本粒子之一（电子、原子、中子、超子、介子、无质量的粒子（光子、中微子等）。原子的重要组成部分基

2、本电荷(1.60219*10-19C)自由电子静止质量(9.10956*10-31kg)电子学：研究电子运动规律及其应用的学科电子在原子中的状态电子在物体中的状态电子与场的相互作用电子与粒子间的相互作用许多电子学低频高频微波光纳米信息电子学三、信息电子学信息与电子是密不可分的，电子和光子是信息的主要载体光子：基本粒子之一真空中光子速度c=2.998*108m/s光子的能量hυ光子的动量hυ/c=h/λ真空中光子的运动质量hv/c2光子的静止质量0电子与光子的响应速度电子响应速度：10-9s左右光子的响应速度：10-12～10-15s信息电子学属

3、于“弱电”范畴主要材料固体半导体材料、光学材料、超导材料、磁性材料、电介质材料、……电子材料材料、器件与物理的发展是相互交叉、相互渗透、相互促进的四、信息电子学物理基础固态电子学信息电子器件、技术与工程桥梁信息电子学物理基础理论基础（生长土壤）应用领域（阳光雨露）载流子的运动规律、固体基本物理过程、物理现象、物理性质电、磁、声、光、热等效应及其相关的半导体、光电子、电介质、磁性、超导、纳米器件、技术、系统与工程1.电子在固体中的形态与运动方式金属：价电子在（晶格）孔隙中自由运动半导体：载流子（导带电子与价带空穴）的激发与复合的迁移运动超导体：超

4、导态电子无晶格散射、零电阻运动磁体：电子的旋转电介质（绝缘体）：正负电荷的相对位移2.外界因素（场或粒子等）与电子的相互作用与影响压电、热电、磁电、铁电、电光、磁光、声光、弹光、热光、声光电等物理效应提供反映客观物体的信息对材料通过信息进行各种处理第一章固体的晶体结构简介本书涉及到的信息电子固体器件，均与构制器件的固体材料所具有的电学性质、磁学性质、介电性质、光学性质相关。信息电子器件所用的固体材料，一般是单晶材料。单晶材料的光、电、磁学等性质不仅由化学组分，而且由固体中原子排列决定。因此有必要了解固体的晶体结构知识。固体材料电子学特性电介质特

5、性超导体特性光学特性磁学特性力学特性信息电子固体器件固体材料化学组成（结构基元）原子排列（空间点阵）信息电子固体器件特性晶体结构1.1固体类型固体无定形：原子排列在数个原子尺度内有序多晶：多晶体在许多个原子范围内短程有序单晶体：理想化的单晶体，在整个材料的空间内应具有长程有序各向同性各向异性三类晶体的二维示意图1.2空间点阵一、晶格、原包、元包结构单元：原子、离子、分子或者络合离子空间点阵结构单元晶体结构单晶的二维点阵任意四个不在同一平面上的相邻的阵点（格点）三个方向的基矢a，b，c一个平行六面体晶体的元包广义主元包单晶二维点阵的几种元包原包：

6、最小的元包晶格中的任意格点的位置矢量：二、基本的晶体结构晶体结构低级晶族三斜单斜斜方中级晶族正方三方六方高级晶族立方晶系32晶类立方晶系共有3种晶类：简单立方、体心立方、面心立方（a）简单立方（b）体心立方（c）面心立方晶面和密勒指数规定晶体不同晶面的方法：密勒（W.H.Miller）指数选定坐标系：原点与方向基矢a，b，c需规定的晶面与坐标轴相交截距（交点）：p，q，s截距取倒数，并乘以适当系数简单互质整数之比：h：k：l该晶面的密勒指数（hkl）a轴截距（交点）：p＝3b轴截距（交点）：q＝2c轴截距（交点）：s＝11/p:1/q:1/s=

7、1/3:1/2:1/1=2:3:6=h:k:l密勒指数（236）p＝1，q＝∞，s＝∞1/1:1/∞:1/∞=1:0:0密勒指数（100）p＝1，q＝1，s＝11/1:1/1:1/1=1:1:1密勒指数（111）p＝1，q＝1，s＝∞1/1:1/1:1/∞=1:1:0密勒指数（110）（a）（100）面（b）（110）面（c）（111）面四、晶面间距晶面间距：相邻平行晶面之间的距离晶面间距是晶面的重要参数之一晶面间距相邻平行晶面原子之间作用力解理该平面更容易简单立方晶格常数a1（100）晶面间距：a1（110）晶面间距：a1（111）晶面间距：

8、a1五、晶面的原子表面密度体心立方（110）晶面:面积：a1*20.5*a1＝20.5a12原子数：1＋4*1/4=2原子表面密度：2/20.5a12