III-V族& II-VI化合物

L能量比布里渊区中心极小值高出0.29eV。
砷化镓价带也具有一个重空穴带V1，一个轻空 穴带V2和由于自旋-轨道耦合分裂出来的第三个能 带V3，重空穴带极大值也稍许偏离布里渊区中心。
重空穴有效质量为0.45m0，轻空穴有效质量为 0.082m0，第三个能带裂距为0.34eV。
室温下禁带宽度为1.424eV，0K时为1.519eV， 室温附近禁带宽度随温度线性变化，
Eg(T)= Eg(0)-αT2/(T+β)
磷化镓和磷化铟的能带结构
磷化镓和磷化铟也都是具有闪锌矿型结构的III-V族化合物半导体，它们的 价带极大值也位于k=0处。
磷化镓导带极小值不在布里渊区中心，而在<100>方向，电子有效质 量为0.35mo，重空穴和轻空穴有效质量分别为0.86m0和0.14m0，
价带的自旋-轨道裂距约为0.9eV。
室温下禁带宽度为0.18eV，0K时0.2355eV。 可以看出，锑化铟的能带结构和最简单的能带模型很相似， 能带极值都位于布里渊区中心。
砷化镓的能带结构
砷化镓的导带极小值也位于k=0处，等能面是球面，导带底电子有 效质量是各向同性的，其值为0.067mo。在 [111]和[100]方向布里渊区边 界L 和X还各存在另一个极小值，电子有效质量：0.55mo和0.85mo。
室温下禁带宽度为2.26eV，dEg/dT= -5.4x10-4eV/K。
磷化铟导带极小值位于k=0，电子有效质量为0.077m0，重空穴和轻空 穴有效质量分别为0.8m0和0.012m0，室温下禁带宽度为1.34eV，dEg/dT= -2.9x10-4eV/K。
混合晶体的能带结构
III-V族化合物之间也都能形成连续固溶体，构成混合晶体. 它们的能带结构随合金成分的变化而连续变化，这一重要的性质在半 导体技术上已获得广泛的应用。
举例： 碲化镉和碲化汞形成的三元化合物碲化镉汞混合晶体( ������������1−������������������ ������ ������������ )。 这种混合晶体，随X的改变，它的能带结构可以由半金属向半导体过渡。 X=0.14时，������������1−������������������ ������ ������������ 发生这种过渡。 当X<0.16时，������������<0,随着X的增大，禁带也宽度随之增大。
主要是指由II-B 族元素Zn ,Cd ,Hg 和VI 族元素O , S , Se , Te 组成的二元和三元化合物半导体
常见的II-VI 半导体包括 ZnO ,ZnSe , ZnS , ZnTe , CdSe , CdTe , CdS , HgSe , HgTe ,HgS , ZnCdSe , ZnSSe , HgCdTe , CdZnTe , 它们通常具有立方闪锌矿结构和六方纤锌矿结构。
光二极管(LED)，当x=0.38~0.40时，室温下禁带宽度在 1.84~1.94eV范围，其能带结构类似砷化镓，当导带电子与价带空穴复合 时可以发出波长在6400~6800A范围内的红光。
调节的x、y部分，以研制1.3~1.6μm红外光的所谓长波长激光器是 当前很活跃的研究领域。
II-VI 族化合物半导体
砷化镓和磷化镓合成后可以制成磷砷化镓混合晶体，形成三元化合 物半导体，其化学分子式可写成x称为混晶比。
能带结构随组分x的不同而不同: 实验发现，当0≤x≤0.53时，其能带结构与砷化镓类似; 当0.53≤x≤1时， 其能带结构成磷化镓。
人们已利用混合晶体的禁带宽度随组分变化的特性制备发光或激光
器件。
电子和空穴有效质量： 0.07m0,、0.72m0（重空 穴）、0.13m0（轻空穴）
举例： b、HgTe
二元化合物的能带结构
导带极小值与价带极大值 基本重叠，甚至导带极小 值位于价带极大值之下 禁带宽度极小且Eg<0
混合晶体的能带结构
半导体和半金属之间能形成混合晶体。 典例：ZnCdSe , ZnSSe , HgCdTe , CdZnTe
1. 平均原子序数高的化合物中(能带变形），有效质量较小。 各种化合物的重空穴有效质量却相差很少。
2. 原子序数较高的化合物，禁带宽度较窄，在禁带宽度最窄的III—V族化合物中，由 于价带和导带的相互作用使得导带底不呈抛物线形状。
锑化铟的能带结构
锑化铟的导带极小值位于 k＝0处，极小位附近的等能面是球形的。但是，极小值 处E（k）曲线的曲率很大，因而导带底电子有效质量很小，室温下mn*＝0. 0135m0。随 着能量的增加，曲率迅速下降，因而能带是非抛物线形的。
二元化合物的能带结构
典型：ZnS、ZnSe、ZnTe
特点： 导带极小值和价带极大值均位于k=0处——直接带隙
重空穴带 价带 轻空穴带
自旋—轨道耦合分裂出来的第三个能带
禁带宽度较宽
举例： a、CdTe
二元化合物的能带结构
导带极小值、价带极大值及 分裂出的第三个能带极大值 均位于k=0
导带极小值位于价带之极大 值之上，因此Eg>0 室温下，禁带宽度 Eg=1.49eV
各种化合物导带结构有所不同，它们在[100]、[111]方向和布里渊区中心都有导 带极小值，但是最低的极小值在布渊里区中所处的位置不完全相同，
1. 在平均原子序数高的化合物中，最低的极小值是在布里渊区的中心， 2. 而在平均原子序数较低的化合物中，最低的极小值带电子有效质量不同
锑化铟的价带包含三个能带， 一个重空穴带V1， 一个轻空穴带V2 由自旋-轨道耦合所分裂出来的第三个能带V3，
20K时重空穴有效质量沿[111]，[110]，[100]方向分别为 0.44m0，0.42m0和0.32m0，轻空穴有效质量为0.0160m0。
重空穴带的极大值偏离布里渊区中心，约为布里渊区中心至 布里渊区边界距离的0.3%，其能值比k=0处的能量高10-4eV，由 于这两个值很小，因而可以认为价带极大值位于k=0，
如图一（a）所示，当X<0.16 时，导带极小值小于价带极大 值，������������<0，混合晶体能带处于 半金属状态。
如图一（b）所示，随着X的增 大，导带极小值逐渐接近甚至 大于价带极大值，������������=0。
如图一（c）所示，当X再增大 时，禁带宽度逐渐增大，混合 晶体能带与半导体相似。
III-V族& II-VI化合物
半导体的能带结构
III—V族化合物半导体
这些化合物基本上都具有相似的价带结构.
相同点：同硅、锗一样，价带在布里渊区中心是简并的，具有—个重空穴带和 一个轻空穴带，还有一个由自旋—轨道耦合而分裂出来的第三个能带。
不同点：价带的极大值不是恰好在布里渊区的中心，而是稍许有所偏离。