DP读书：《半导体物理学（第八版）》刘恩科

绪论

第一章 半导体中的电子状态

1.1 半导体的晶格结构和结合性质

1.1.1 金刚石型结构和共价键

• 金刚石型结构：金刚石型结构是最简单的立方晶格结构，其中每个原子都与其他四个原子通过共价键结合。这种结构在硅和锗等半导体中很常见。
• 共价键：在金刚石型结构中，原子之间通过共享电子形成共价键。这种键合方式使得电子在原子间移动而不容易被外部电场影响，从而形成了半导体的特性。

1.1.2 闪锌矿型结构和混合键

• 闪锌矿型结构：闪锌矿型结构是另一种常见的半导体结构，其中原子以四面体方式排列，但键合方式与金刚石型略有不同。
• 混合键：在闪锌矿型结构中，原子之间的键合不再是纯粹的共价键，而是包含了一定的离子键和金属键成分，这使得电子状态更加复杂。

1.1.3 纤锌矿型结构

• 纤锌矿型结构：纤锌矿型结构是另一种半导体结构，其特点是原子排列成六方密堆积，形成六边形晶格。
• 特性：纤锌矿型结构中的原子间距较大，使得电子更容易受到外部电场的影响，从而影响了其电子状态和导电性质。

1.2 半导体中电子的状态和能带

1.2.1 原子的能级和晶体的能带

• 原子的能级：原子中的电子占据特定的能级，这些能级是分立的。
• 晶体的能带：在晶体中，由于原子之间的相互作用，电子的能级会形成连续的能带。

1.2.2 半导体中电子的状态和能带

• 半导体的能带结构：半导体中的能带结构包括价带、导带和禁带。价带中的电子在室温下是填满的，而导带是空的。禁带是价带和导带之间的能量区域，其中的电子不易被激发。
• 电子的激发和跃迁：当外部能量（如光照）作用于半导体时，价带中的电子可以被激发到导带，从而产生电流。

1.2.3 导体、半导体、绝缘体的能带

• 导体的能带：导体的能带结构中，导带与价带之间的禁带宽度很小，因此电子容易从价带跃迁到导带，形成良好的导电性能。
• 半导体的能带：半导体的禁带宽度适中，需要在一定的外部能量作用下才能实现电子的跃迁和导电。
• 绝缘体的能带：绝缘体的禁带宽度很大，电子很难从价带跃迁到导带，因此导电性能很差。