半导体物理笔记总结 对考研考刘恩科的半导体物理很有用 对考研考刘恩科的半导体物理很有用
半导体物理 刘恩科 第四版 知识点总结
2268半导体器件与物理考试大纲2268 半导体器件与物理[1] 《半导体物理学》，刘恩科、朱秉升、罗晋生，国防工业出版社；[2] 《半导体物理学》，顾祖毅、田立林、富力文等，电子工业出版社；[3] 《半导体器件物理》，孟庆巨、刘海波、孟庆辉，科学出版社。
网上提供考试大纲。
第一部分：半导体中的电子状态一、理解下列基本概念能级：原子中的电子只能在一些特定的分离能级上运动，这些特定能级称为原子的能级；能层（英语：Energy level）理论是一种解释原子核外电子运动轨道的一种理论。
它认为电子只能在特定的、分立的轨道上运动，各个轨道上的电子具有分立的能量，这些能量值即为能级。
电子可以在不同的轨道间发生跃迁，电子吸收能量可以从低能级跃迁到高能级或者从高能级跃迁到低能级从而辐射出光子。
能级简并化：共有化运动：原子组成晶体后，由于电子壳层的交叠，电子不再完全局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，因而，电子将可以在整个晶体中运动。
这种运动称为电子的共有化运动。
注意：因为各原子中相似壳层上的电子才有相同的能量，电子只能在相似壳层间转移。
因此，共有化运动的产生是由于不同原子的相似壳层间的交叠，例如2p、3s支壳层的交叠。
由于内外壳层交叠程度很不相同，所以只有最外层电子的共有化运动才显著。
能带（导带，价带，满带，空带）：晶体中，电子的能量是不连续的，在某些能量区间能级分布是准连续的，在某些区间没有能及分布。
这些区间在能级图中表现为带状，称之为能带。
能带：原子聚集在一起形成晶体时，电子的分立能量随之分裂为能带。
当N个原子处于孤立状态时，相距较远时，它们的能级是简并的，当N个原子相接近形成晶体时发生原子轨道的交叠并产生能级分裂现象。
当N很大时，分裂能级可看作是准连续的，形成能带。
分裂的每一个能带都称为允带。
导带：价带以上能量最低的允许带称为导带。
导带能量最低称为导带底，Ec；整个能带中只有部分能态被电子填充。
中国科学院半导体物理考研复习总结..docx
中国科学院半导体物理考研复习总结..docx第一章晶体结构晶格§1晶格相关的基本概念1. 晶体：原子周期排列，有周期性的物质。
2. 晶体结构:原子排列的具体形式。
3. 晶格：典型单元重复^列构成晶格。
4. 晶胞：重复性的周期单元。
5. 晶体学晶胞：反映晶格对称性质的最小单元。
6. 晶格常数:晶体学晶胞各个边的实际长度。
7. 简单晶格&复式晶格:原胞中包含一个原子的为简单晶格，两个或者两个以上的称为复式晶格。
8. 布拉伐格子:体现晶体周期性的格子称为布拉伐格子。
（布拉伐格子的每个格点对应一个原胞,简单晶格的晶格本身和布拉伐格子完全相同；复式晶格每种等价原子都构成^布拉伐格子相同的格子。
）9. 基失：以原胞共顶点三个边做成三个矢虽，（XI ,?2 并以其中一个格点为原点，则布拉伐格子的格点可以表示为aL=Liai +I_2＜X2 +L3CX3。
把ai , ＜12 , ＜X3 称为基矢。
10. 平移歸性:整个晶体按9中定义的矢量at平移，晶格与自身重合，这种特性称为平移对称性。
（在晶体中，一般的物理量者頃有平移对称性）11. 晶向&晶向扌讖：参考教材。
（要理解）12. 晶面&晶面扌談:参考教林（要理解）立方晶系中,若晶向扌讖和晶面扌讖相同则互相垂直。
§2金刚石结构,类金刚石结构（闪锌矿结构）金刚石结构：金刚石结构是一种由相同原子构成的复式晶格,它是由两个面心立方晶格沿立方对称晶胞的体对角线错开1/4长度套构而成。
常见的半导体中Ge , Si , a-Sn （灰锡）者B属于这种晶格。
金刚石结构的特点:每个原子都有四个最邻近原子,它们总是处在i 正四面体的顶点上。
（每个原子所具有的最邻近原子的数目称为配位数）每两个邻近原子都沿一个＜U1＞方向,处于四面体顶点的两个原子连线沿一个＜1丄0＞方向，四面体不共顶点两个棱中点连线沿f 00＞方向。
四血体结构示总图金刚石结构的密排面：｛1,1,1｝晶面的原子都按六方形的方式排列。
半导体物理复习(刘恩科)
非平衡少子平均扩散长度：
无限厚样品扩散：
通解
代入
得
有限厚度w：代入新的边界条件 0
(w<<Lp)
爱因斯坦关系：
=-
所以
直接复合：电子由导带直接通过禁带跃迁到价带空穴
复合中心：由杂质或缺陷在禁带中引入的局域化能级
间接复合：导带电子经复合中心，再跃迁到价带与空穴成对消失的过程
表面复合：发生在表面的复合（间接复合的一种）由表面缺陷提供复合中心
单电子近似：对晶体中某一电子，所有其他电子对它的作用简化为原子实构成的周期性势场上叠加一个平均场；
简约布里渊区：第一布里渊区-a/2<k<a/2;长度为1/a倒格矢；简约布区中的波矢被称为简约波矢；金刚石结构第一布区为截角八面体；
价带：绝对零度时被电子占满的能量最高的能带；其最高能态EV被称为价带顶；
漂移运动：载流子在外场作用下的定向运动
平均自由时间 ：假设t=0时遭遇散射载流子 ，t时刻未被二次散射N，则 内被散射的载流子数dN正比于dt和N即 令
积分得：
可得 = =
载流子平均自由时间等于散射几率倒数
散射机制：1.电离杂质散射（库伦散射）
声学波散射
2.晶格振动散射
光学波散射
电导率、迁移率与平均自由时间关系：
空穴：价带电子激发到导带后，价带顶附近出现的空的量子态；
准动量：
有效质量：晶体中电子加速度 称 为有效质量
半导体 关系：导带底，略去高阶展开可得
立方对称时
j价带顶，同理可得
有效质量意义：考虑了半导体内部势场对载流子的作用，讨论外电场下载流子运动规律可以不再考虑内部势场的作用
导电电子：只有未满带电子能在外场作用下K空间不对称分布产生电流；
半导体物理笔记总结
第二章1、 晶体的基本特点组成晶体的原子按一定的方式有规则的排列而成、具有固定的熔点、方向为各向异性。
2、[100]6 [110]12 [111]8 SI:两套面心立方点阵沿对角线平移1/4套构成3、晶向指数 晶面指数、密勒指数=截距倒数的互质整数4、布拉格定律：λθn d =sin 2 原因：点阵周期性5、能量量子化：孤立原子中的电子能量(状态)是一系列分离的能量的确定值（不连续），称为能级。
6、相同能量的轨道可以不止一个，具有相同能量的轨道的数目称为简并度。
7、费米能级：基态下最高被充满能级的能量2222）（LN m F πε = 8、电子的波函数是两个驻波，两个驻波使电子聚集在不同的空间区域内，因此考虑到离子实的排列，这两个波将具有不同的势能值。
这就是能隙起因。
晶体中电子波的布拉格反射——周期性势场的作用。
9、共有化运动：晶体中原子上的电子不完全局限在某一个原子上，可以由一个原子转移到相邻的原子上去，结果电子可以在整个晶体中运动。
原因：电子壳层有一定的交叠。
10、原子轨道线性组合法11、主量子数：决定电子出现几率最大的区域离核的远近(或电子层)，并且是决定电子能量的主要因素；副量子数：决定原子轨道（或电子云）的形状，同时也影响着电子的能量；磁量子数：决定原子轨道（或电子云）在空间的伸展方向；自旋量子数：决定电子自旋的方向；12、自由电子模型：组成晶体的原子中束缚得最弱的电子在金属体内自由运动。
原子的加点字成为传导电子。
在自由电子近似中略去传导电子和离子实之间的力；在进行所有计算时，仿佛传导电子在样品中可以各处自由移动。
总能量全部是动能，势能被略去。
自由电子费米气体是指自由的、无相互作用的、遵从泡利不相容原理的电子气13、近自由电子近似：当周期势场起伏很小时，电子在势场中运动，可将势场的平均值U0代替晶格势Ur 作为零级近似，将周期的起伏Ur —U0作为微扰处理。
可解释金属价电子能带。
把能带电子看做仅仅是受到离子实的周期性势场微扰。
半导体物理复习(刘恩科)
第一章金刚石结构：两个相同原子俎成的面心立方沿对角线方向位后嵌套而成。
BB位数为4。
以双原子层的形式按ABCABC……顺序堆垛;正四面体中心与顶点原子不尊价。
闪锌矿结构：与金刚石结构类似，两个不同原子组成的面心立方沿对角线方向位⅛<111> 后嵌套而成。
交错结构。
纤锌犷结构：密排六方结构;直■结构负电性:×=0.18 ( E1+E2 ) El :原子第一电子电京能；E2 :原子第一电子亲和能髙子性：PaUlllng髙子性尺度_(XA-XB)2fj = l-(^4f∣>0.785髙子晶体f i <0.785闪锌矿或纤锌矿结构；极性共价健结合能带：N个原子姐成晶体，Ifl立原子的毎个能级分裂成N个能■上准连絃的能级集合，即允带；相邻允带之间禁止电子填充的禁带；单电子近似：对晶体中某一电子，所有其他电子对它的作用简化为原子实构成的周期性势场上■加一个平均场；简约布里渊区：第一布里渊区∙a∕2<kva∕2;长度为1/a剖格矢；简约布区中的波矢被称为简约波矢；金刚石结构第一布区为St角八面体；价带：绝对零度时被电子占満的能■最高的能带；其最高能态EV被称为价带顶；导带：绝对零度未被电子占満或全空的能圧最低的能带I其最低能态EC被称为导带底；索带：电子不能占据的能■区间，宽度Eg = E C-E V绝缘体：Eg大使价带电子很难被激发到导带，导带无导电电子，所以不导电；半导体：Eg较小，室温下有一些价带电子激发到导带，导带中有电子，并在价带中留下空穴；金・:导带半満，參与导电电子很多，电阻率低；空穴：价带电子激发到导带后，价带顶附近出现的空的圧子态；准动■:P= ftk有效质■:晶体中电子加速度宇=吉(⅞V k E)F = (^-)f称Inn为有效质量半导体E(k)~k关系：导带底，略去高阶展开可得E(k) = E C(O) + 1 (V k vi C E)IC=O k I = E(O) + 导俘+ 字 + 字Z Z ∖Dlx DIy DIZ立方对称时E(k) = E C(O) + -(¼<¼<E)k=Ok Z = E(O) + —— ZZ DI n1 l∕d1E∖瓦拄(丽LoJ价带顶，同理可得ħl k2E(k)== E v(O)+--2 DIn1 l∕rf2E∖In il-LO <0有效质■意义：考虑了半导体内部势场对載流子的作用，讨论外电场下載流子运动规律可以不再考虑内部势场的作用导电电子：只有未満带电子能在外场作用下K空间不对称分布产生电流；空穴导电：k态未被电子占据时，其它所有价带电子的导电状态等效于一个带正电e ,正有效质Am P的准粒子的导电性为半导体载流子：电子与空穴；多数载流子与少数载流子；第二章本征半导体：纯净(无杂质X完整(无缺陷)的半导体。
半导体物理学（刘恩科第七版）半导体物理学课本习题解一到四章
半导体物理学（刘恩科第七版）半导体物理学课本习题解⼀到四章第⼀章1．设晶格常数为a 的⼀维晶格，导带极⼩值附近能量E c (k)和价带极⼤值附近能量E V (k)分别为：E c =0220122021202236)(,)(3m k h m k h k E m k k h m k h V -=-+ 0m 。
试求：为电⼦惯性质量，nm a ak 314.0,1==π（1）禁带宽度;（2）导带底电⼦有效质量; （3）价带顶电⼦有效质量;（4）价带顶电⼦跃迁到导带底时准动量的变化解：（1）eVm k E k E E E k m dk E d k m kdk dE Ec k k m m m dk E d k k m k k m k V C g V V V c 64.012)0()43(0,060064338232430)(2320212102220202020222101202==-==<-===-==>=+===-+ 因此：取极⼤值处，所以⼜因为得价带：取极⼩值处，所以：在⼜因为：得：由导带：043222*83)2(1m dk E d mk k C nC===sN k k k p k p m dk E d mk k k k V nV/1095.7043)()()4(6)3(25104300222*11-===?=-=-=?=-== 所以：准动量的定义：2. 晶格常数为0.25nm 的⼀维晶格，当外加102V/m ，107 V/m 的电场时，试分别计算电⼦⾃能带底运动到能带顶所需的时间。
解：根据：t k hqE f ??== 得qEkt -?=? sat sat 137192821911027.810106.1)0(1027.810106.1)0(----?=??--==--=ππ补充题1分别计算Si （100），（110），（111）⾯每平⽅厘⽶内的原⼦个数，即原⼦⾯密度（提⽰：先画出各晶⾯内原⼦的位置和分布图）Si 在（100），（110）和（111）⾯上的原⼦分布如图1所⽰：（a ）(100)晶⾯（b ）(110)晶⾯（c ）(111)晶⾯补充题2⼀维晶体的电⼦能带可写为)2cos 81cos 87()22ka ka ma k E +-= （，式中a 为晶格常数，试求（1）布⾥渊区边界；（2）能带宽度；（3）电⼦在波⽮k 状态时的速度；（4）能带底部电⼦的有效质量*n m ；（5）能带顶部空⽳的有效质量*p m解：（1）由0)(=dk k dE 得 an k π= （n=0，±1，±2…）进⼀步分析an k π)12(+= ，E （k ）有极⼤值，214221422142822/1083.7342232212414111/1059.92422124142110/1078.6)1043.5(224141100cm atom a a a cm atom a a a cm atom a a ?==?+?+??==?? +?+?=?==?+-）：（）：（）：（222)mak E MAX =（ ank π2=时，E （k ）有极⼩值所以布⾥渊区边界为an k π)12(+=(2)能带宽度为222)()ma k E k E MIN MAX =-（ (3）电⼦在波⽮k 状态的速度)2sin 4 1(sin 1ka ka ma dk dE v -== （4）电⼦的有效质量)2cos 21(cos 222*ka ka mdkEd m n-== 能带底部 an k π2=所以m m n 2*= (5)能带顶部 an k π)12(+=，且**n p m m -=，所以能带顶部空⽳的有效质量32*mm p =第⼆章1. 实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？答：（1）理想半导体：假设晶格原⼦严格按周期性排列并静⽌在格点位置上，实际半导体中原⼦不是静⽌的，⽽是在其平衡位置附近振动。
半导体物理_复习总结(刘恩科)
半导体物理
准费米能级
当半导体处于非平衡状态，不再具有统一的费米能 级，引入准费米能级
非平衡态下电子浓度：
n
ni
exp
Ei EFn k0T Βιβλιοθήκη 非平衡态下空穴浓度：p
ni
exp
Ei EFp k0T
以及其他大量电子的平均势场中运动，这个势场也是周期变化的， 并且它的周期与晶格周期相同。
半导体物理
半导体中的电子运动
半导体中E(k)与k的关系
电子速度与能量关系
电子有效质量
mn*
h2 d2E
dk 2
半导体物理
有效质量的意义：
f
a
1、概括了半导体内部势场 的作用 2、a是半导体内部势场和 外电场作用的综合效果 3、直接将外力与电子加速 度联系起来
(1) VG<0，多子积累 •绝对值较大时，，空穴聚集表面， C＝C0，AB段（半导体看成导通） •绝对值较小时，C0和Cs串联，C随 V增加而减小，BC段 (2)VG＝0 CFB－表面平带电容 (3) VG>0 •耗尽状态：VG增加，xd增大，Cs减小，CD段 •Vs>2VB时： EF段（低频）强反型，电子聚集表面， C＝C0 GH段（高频）：反型层中电子数量不能随高频信号而变，对电容无贡献， 还是由耗尽层的电荷变化决定（强反型达到xdm不随VG变化，电容保持最小 值）；GH段
玻尔兹曼分布函数
条件：E-EF>>k0T EEF
fB E e k0T
费米统计分布：受到泡利不相容原理限制 玻尔兹曼分布：泡利原理不起作用
半导体物理学(刘恩科)课后习题解第五章答案
1. 在一个 n 型半导体样品中，过剩空穴浓度为 1013cm-3, 空穴的寿命为 100us。 计算空穴的复合率。 已知：∆p = 1013 / cm −3 ,τ = 100 µs 求：U = ？ 解：根据τ = 得：U = ∆p
∆p U 10 = 100 = 1017 / cm 3 s ×10 − 6
从价带俘获空穴rn pnt 由题知，rn nt ni e Et − Ei = r p pnt koT Ei − E F k oT
小注入：∆p << p 0 p = p 0 + ∆p ≈ ni e rn ni e
Et − Ei E − EF = r p ni e i ; k oT k oT
rn ≈ rp ∴ Et − Ei = Ei − E F no , p1很小。n1 = p 0 代入公式
ρ' =
1
σ'
= 0.32Ωcm.
少数载流子对电导的贡献 ∆p > p 0 .所以少子对电导的贡献, 主要是∆p的贡献. ∴ ∆p9u p 1016 × 1.6 × 10 −19 × 500 0.8 = = 26% 3.06 3.06
σ1
=
4. 一块半导体材料的寿命τ=10us，光照在材料中会产生非平衡载流子，试求光 照突然停止 20us 后，其中非平衡载流子将衰减到原来的百分之几？
解：
U= N t rn rp (np − ni2 ) rn (n + n1 ) + rp ( p + p1 ) − N t rn rp ni2 rn n1 + rp p1
(1)载流子完全耗尽，n ≈ 0, p ≈ 0 U= <0
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半导体物理绪 论 一、什么是半导体导体半导体 绝缘体 电导率ρ <310- 9310~10- 910> cm •Ω此外，半导体还有以下重要特性1、 温度可以显著改变半导体导电能力例如：纯硅（Si ） 若温度从 30C 变为C20时，ρ增大一倍2、 微量杂质含量可以显著改变半导体导电能力例如：若有100万硅掺入1个杂质（P . Be ）此时纯度99.9999% ，室温（C 27 300K ）时，电阻率由214000Ω降至0.2Ω3、 光照可以明显改变半导体的导电能力例如：淀积在绝缘体基片上（衬底）上的硫化镉（CdS ）薄膜，无光照时电阻（暗电阻）约为几十欧姆，光照时电阻约为几十千欧姆。
另外，磁场、电场等外界因素也可显著改变半导体的导电能力。
综上：● 半导体是一类性质可受光、热、磁、电，微量杂质等作用而改变其性质的材料。
二、课程内容本课程主要解决外界光、热、磁、电，微量杂质等因素如何影响半导体性质的微观机制。
预备知识——化学键的性质及其相应的具体结构晶体：常用半导体材料Si Ge GaAs 等都是晶体固体非晶体：非晶硅（太阳能电池主要材料）晶体的基本性质：固定外形、固定熔点、更重要的是组成晶体的原子（离子）在较大范围里（610-m ）按一定方式规则排列——称为长程有序。
单晶：主要分子、原子、离子延一种规则摆列贯穿始终。
多晶：由子晶粒杂乱无章的排列而成。
非晶体：没有固定外形、固定熔点、内部结构不存在长程有序，仅在较小范围（几个原子距）存在结构有序——短程有序。
§1 化学键和晶体结构1、 原子的负电性化学键的形成取决于原子对其核外电子的束缚力强弱。
电离能：失去一个价电子所需的能量。
亲和能：最外层得到一个价电子成为负离子释放的能量。
(ⅡA 族和氧除外)原子负电性=（亲和能+电离能）18.0⨯ （Li 定义为1）● 负电性反映了两个原子之间键合时最外层得失电子的难易程度。
● 价电子向负电性大的原子转移ⅠA 到ⅦA ，负电性增大，非金属性增强同族元素从上到下，负电性减弱，金属性增强2、 化学键的类型和晶体结构的规律性ⅰ）离子晶体：(NaCl)由正负离子静电引力形成的结合力叫离子键，由离子键结合成的晶体叫离子晶体（极性警惕）● 离子晶体的结构特点：任何一个离子的最近邻必是带相反电荷的离子。
● 配位数：晶体中的一个离子（原子）最近邻的原子数或离子数，反映了原子排列的紧密程度。
配位数越大，原子排列越紧密。
NaCl 的配位数为6——两个面心立方相互套构而成（套构结构）NaCl 的导电性：Na 的价电子转移到Cl 的外层轨道上形成+Na 和-Cl ，最外层都形成8电子稳定结构，因此电子被紧束缚在● 晶胞：是晶体结构的基本单元，它充分反映了整个晶体的结构特点，既反映了周期，又反映了各种对称性，即整块晶体是由许多这样的基本单元重复排列而成的。
● 面心立方：正方体的顶角和面心上各有一个原子的结构。
NaCl 的导电性：Na 的价电子转移到-Cl 的外层轨道上形成+Na 和-Cl ，最外层都形成8电子稳定结构，因此电子被紧束缚在各离子上不能自由运动，因此不参与导电，因此离子晶体一般是绝缘体。
ⅱ)共价键（半导体键）和共价晶体C 、Si 、Ga 的晶体是由同一种原子构成的晶体，原子之间没有电负性差，价电子不能在原子间转移，两个原子共用一对自旋相反的配对价电子→它们的电子云相互重叠而具有较高的密度→带正电的原子实和带负电的电子云之间相互吸引→将原子结合成晶体。
1、 共价键：依靠共有自旋相反的配对的价电子所形成的结合力2、 共价晶体：依靠共价键结合形成的晶体（金刚石C 、Si 、Ga ）特点，①饱和性：每个原子和周围原子的共价键数目有一定限制（Si 周围4个未配对价电子→只能形成4个共价键→配位数为4）②方向性：原子之间形成共价键时电子云的重叠在空间的确定方向上具有很高密度。
（C 、Si 、Ga 晶体中原子价电子不再与单个原子价电子状态相似←简单球对称的s 态和直角坐标xyz 轴对称的p 态线性组合——3sp 杂化轨道）共价键方向具有四面体对称的特点，键角82109'共价半径：共价四面体中可以粗略的将原子看作圆球并且最近邻的原子间彼此相切， 则圆球半径为半导体四面体半径，简称共价半价或四面体半径。
金刚石C Si Ge最近邻原子间距 54.1Å 34.2Å 44.2Å共价半径 77.0Å 17.1Å 22.1Å同族内原子序数↗，共价半径↗共价四面体不是晶胞金刚石结构的晶胞特点：①正立方体 ②八个顶角上各有一个原子，六个面上各有一个原子，体对角线上距最近邻顶角1/4处各有一个原子 ③原子密度=342/168/18a +⨯+⨯=38a(图见P6 1-1) Ge 的a=56.5Å,原子密度3221042.4-⨯cm Si 的a=43.5Å,原子密度3221022.5-⨯cm● 金刚石结构是两个面心立方延空间对角线方向相互平移1/4对角线长度套构而成。
ⅦA 族元素导电性从绝缘体C →半导体Si 、Ge 、（13℃以下的Sn ）→导体Sn(常温)、Pbⅲ）金属键和金属晶体电子气：电子为全晶体所有，波函数有相同组成形式金属键：ⅠA 、ⅡA 、ⅢA 族元素具有较低的电负性，对电子束缚力弱，原来属于个原子的价电子不再局限于某个原子上，而为所有原子共有，电子可以在整个晶体中自由运动，其波函数遍布整个晶体（电子气），电子气和原子实之间的库仑引力所形成的结合力称为金属键。
特点：原子之间排列尽可能紧密，是占有空间尽可能小。
金属的配位数是所有晶体类型中最大的。
ⅳ）混合键和混合晶体对于大多数晶体，不单纯存在某种化合键，而是同时具有几种化合键——称为混合键例如：GaAs 、InSb 、InP ，CdS ，SiGe 、SiC 等都是共价键和离子键组成的混合键——混合晶体特点：由于电负性的差别，电子会向电负性大的方向转移，因而具有极性（如：Ga 带正电，As带负电），所以会具有一定离子键的性质。
对GaAs 等化合物半导体，与Si 相比只是共价四面由两种不同原子构成而已。
对混合晶体，其共价半径是指最近邻的两类原子中心距的一半。
原子密度：以GaAs 为例，Ga 原子密度=As 原子密度= 4/3a ，64.5 a Å晶胞特点：两类不同原子的面心立方相互延空间对角线方向平移1/4对角线长度套构而成，对角线上为不同原子。
此类晶胞称为闪锌矿(ZnS)结构(图见P8 1-2)*GaAs 等半导体的混合键具有一定极性，可以看作偶极子。
小结：①晶体中化学键性质是决定晶体结构的重要因素，且对晶体的物理性质有很大影响。
②化学键性质有组成晶体的原子价电子分布情况决定。
a. 价电子在两种不同原子之间完全转移——离子键b. 价电子在同种原子之间共有——共价键c. 价电子为晶体中原子所共有——金属键d. 价电子在两种不同原子间部分共有和部分转移——混合键③半导体化学键的性质，要么是典型的共价键，要么是或多或少含有共价键成分的混合键。
④ 共价键又称半导体键。
§2 晶体结构的各向异性晶体的物理或化学性质沿着不同方向或平面往往不同，这种现象称为各向异性。
例：Si 、Ge 沿着不同方向(平面)化学腐蚀速度不同；在外力作用下，Si 、Ge 晶体会沿着某些特定平面劈裂开来——晶体的解理性；1、 晶向和晶面● 晶体是由晶胞周期性排列而成，所以整个晶体如同网格。
晶体中原子（离子）重心位置称为格点，所有格点的总体称为点阵。
● 对立方晶系，晶胞内任取一个格点为原点，取立方晶胞三个相互垂直的边作为三个坐标轴，称为晶轴。
此时三轴长度相等为a ，定义a 为晶轴单位长度，长度为a 的晶轴记为三个基本矢量a 、b 、c 。
● 晶格中任意两格点可连成一条直线并且通过其他格点还可以作出许多条与此相平行的直线，从而晶格中的所有格点可以看成全部包含在这一系列相互平行的直线系上，称为晶列，晶列的取向叫晶向。
● 晶体中格点可视为全部包含在一系列平行等间距的平面族上——晶面族● 取晶面与三个晶轴的截距r 、s 、t 的倒数的互质整数h 、k 、l 称为晶面指数或miller 指数，记作：（k h l ）。
若晶面与某晶轴平行，则其对应指数为零。
同类晶面记作{ k h l }。
● 立方晶系中晶列指数和晶面指数，相同的晶向和晶列之间是相互垂直的，即：(111)⊥[111]2、 金刚石结构的各向异性ⅰ) <100>晶向与{100}晶向上的原子排列①晶面的垂直距离称为面间距——{100}晶面的面间距为a /4②在{100}晶面上，原子的面密度为2/2a③晶面间的单位面积内包含的共价键数目称为晶面间共价键面密度，{100}晶面间共价键面密度为4/2a④<100>晶向的原子线密度为1/aⅱ) <110>晶向与{110}晶向上的原子排列①{100}的晶面间距为a 2/4②{100}的原子面密度为2/22a③{100}的共价键面密度为2/22aⅲ) <111>晶向与{111}晶面上的原子排列①金刚石结构在{111}面上的原子面密度23/34a②<111>晶向的原子线密度3/32a③{111}面的共价键面密度，间距大的23/34a ，小的2/34a◆ 面心立方晶格的{111}面就是密排面◆ 设想ABCA 与A ’B ’C ’A ’先完全重合然后沿<111>晶向相互位移1/4对角线长度：a. 在体对角线长度a 3内共有7个相互平行的{111}面b. 面间距有两种，其中AA ’、BB ’、CC ’的面间距为4/3a ，而A ’B 、B ’C 、C ’A 之间的面间距为12/3a比较可知，{111}双层面间共价键面密度最小（结合力最弱），面间距较大，故解理面为{111}面{110}共价键面密度比较小，面间距比较大，故腐蚀速度最快{111}双层面内面间距最小，共价键面密度大，故腐蚀速度最慢3、GaAs 晶体的极性——闪锌矿结构①GaAs 晶体延[111]方向的化学腐蚀速度慢于[111]方向，因Ga 与As 形成共价键时，As 的化学性质较活泼。
规定Ga 面为（111）面，晶向[111]②解理面不是{111}晶面，而是{110}晶面，但{111}面有微弱的解理性。
③化合物半导体的<111>轴称为极性轴第一章 半导体中的电子状态→能量状态● 宏观性质是由电子状态和运动规律决定的§1. 半导体的电子状态与能带81、 原子中的电子状态对单电子原子，其电子状态222040/1)8/(n h q q m En •-= ↓-13.6eV孤立原子的电子状态是不连续的，只能是各个分立能量确定值——称为能级对多电子原子，其能量也不连续，由主量子数，副量子数，磁量子数，自旋量子数决定2、 自由电子的状态（一维）由薛定谔方程;ϕϕϕE x V dxd m h =+-)(202 若恒定势场V(x)=0，则可解得：kx i Aex πϕ2)(= 若显含时间，则)(2),(t kx i Ae t x νπ-=Φ，ν为频率● 自由电子的能量状态是连续的，随着k 的连续变化而连续。