半导体材料与特性
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半导体材料与特性 (20/25)
Example 1.3:求漂移电流密度 考虑在 T=300° K 下之矽掺杂浓度Nd=8*1015cm-3的砷原子. 假设迁移率各为 与 .且 n = 1350cm 2 / V s 外加电场为100 V/cm. p = 480cm2 / V - S 解:由例1.1 之结果知,室温下矽之ni=1.5×1010cm-3. 所以,从(1.9)式得
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能带图观念(a)
EV为价电带最高能量 EC为导电带最低能量 Eg= EV - EC 两能带间为禁止能隙
电子无法在禁止能隙中存在
(b)显示传导电子产生过程 电子获得足够能量从价电带跃迁到导电带
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半导体材料与特性 (3/25)
电子与电洞
T=0°K时矽为绝缘体:电子在最低能态,一个小电场 无法使电子移动,因被束缚於所属的原子 增加温度:价电子得到足够的热能Eg (能隙能量)以破 坏共价键而移出原位,成为晶格内的自由电子,且在 原位之空能态为正电荷,此粒子即为电洞
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结果为1.5×1010 cm-3,虽不小,但比起原子浓度 5×1022 cm-3则很小
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半导体材料与特性 (8/25)
外质半导体
加入杂质
本质半导体的电子电洞浓度相当小,仅可有微 量电流.适当地加入控制量的某些杂质可大为 提高. 适宜的杂质可进入晶格取代原来的电子(即使价 电子结构不同),常用杂质来自三五族
Semiconductor Materials and Diodes
半导体材料与特性 pn接面 二极体电路:直流分析与模型 二极体电路: 交流等效电路 其他形式二极体
半导体材料与特性 (1/25)
前言
最常见的半导体为矽,用在半导体元件及 矽 积体电路 其他特殊用途的则有砷化镓 砷化镓及相关的化合 砷化镓 物,用在非常高速元件及光元件
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半导体材料与特性 (9/25)
施体杂质:贡献自由电子,如磷
常用第五族元素有磷与砷. 四个价电子用以满足共价键的要求. 第五个价电子则松散去束缚在原子上,室温下可有足 够热能破坏键结而成自由电子,因而对半导体电流有 所贡献. 当第五个价电子移动到导电带,磷离子则形成带正电 的离子.
半导体材料与特性 (22/2与动力学理论有关
高浓度粒子一半往低浓度流,低浓度亦一半往高浓度流, 所以净结果是高浓度粒子往低浓度流
电子扩散方向与电流方向:
一维方程式 J n = eDn dn dx e电荷量 Dn为电子扩散系数 dn 电子浓度梯度 dx 电流方向为正X轴方向
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半导体材料与特性 (10/25)
剩下之原子带正电荷,但在晶格内不可移动,所以对 电流无贡献 施体杂质产生自由电子,但不产生电洞 掺杂:加入杂质,控制自由电子(洞)浓度 n型半导体:含施体杂质原子之半导体
半导体材料与特性 (15/25)
Example 1.2:求热平衡下之电子电洞浓度带入公式即可 考虑在 T=300° K 下矽被磷掺杂至 Nd=1016cm-3 的浓度. 请记得例1.1中ni=1.5×1010cm-3 解:因Nd>>ni,电子浓度为 而电洞浓度变为
po = ni = Nd
2
no N d = 1016 cm 3
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半导体材料与特性 (18/25)
p型半导体:电场方向与对电洞产生之力量同向
漂移速度vdp = + p E ,正号表相同方向 为电洞迁移率,低掺杂矽之典型值为480 (cm2/V-s),略小 P 於一半的电子迁移率 漂移电流密度
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半导体材料与特性 (7/25)
Example 1.1:T=300 °K求矽之本质载子浓度 解:代入公式即可
ni =
Eg 3 / 2 2 kT BT e
ni2 (1.5 ×1010 ) 2 p= = = 2.81×104 cm 3 Nd 8 ×1015
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由於两种载子的浓度有很大的差异,因此导电度可 简化为
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电子电洞之浓度关系
在热平衡下为 n0 p0 = ni2 n0 为自由电子之热平衡浓度, p0为电洞之热平衡浓度, ni
为本质载子浓度 若施(受)体浓度
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多数及少数载子:相差数个阶级 多数及少数载子: n型半导体:电子为多数载子,电洞为少数载子 p型半导体:电洞为多数载子,电子为少数载子
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(1.5 ×1010 )
1016
2
= 2.25 × 104 cm 3
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漂移与扩散
两种导致电子电洞(统称载子)在半导体内移 动之程序
总漂移电流密度:半导体有电子及电洞
J = en n E + ep p E = (en n + ep p ) E = σ E = 1 E
ρ
≈ 为半导体的导电度与电子电洞之浓度有关,单位 为(-cm)-1.制成时选择掺杂可控制导电度. σ
= 1
ρ
, ρ为电阻率,单位为(-cm) .
可看成另一形式的欧姆定律.
半导体材料与特性 (6/25)
本质半导体
电子及电洞浓度为半导体材料特性之重要参数,因其 直接影向电流之大小 本质半导体 无其他物质在晶格内之单一晶格半导体材料 电子与电洞之密度相同,因皆由热产生 本质载子浓度
ni =
Eg 3 / 2 2 kT BT e
B为常数,与特定之半导体材导有关 Eg与温度之关系不重 k为Boltzmann常数=86×10-6 eV/°K
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受体杂质:接受价电子
常用第三族元素有硼. 三个价电子用在三个共价键 ,剩下一开放的键结位置. 室温下邻近的价电子可有足够 热能而离至这个位置,因而产生电洞. 剩下之原子带负电荷,不可移动,有产生电洞而产 生电洞电流.
半导体
原子:质子,中子,电子
电子能量随壳层半径增加而增加 价电子:最外层的电子,化学活性主要由其数 目而定
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半导体材料与特性 (2/25)
周期表依价电子数而排列
J p = +envdp = +ep( + p E ) = + ep n E
p是电洞浓度(个/cm3),e是电子电荷 漂移电流与电场与电洞流同向
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室温下每个施(受)体原子产生一个自由电子(电洞)
(Nd )Na
远大於本质浓度.
n ≈ N (p ≈ N ) 0 d 0 a ni2 ni2
p0 = Nd (n0 = Na )
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半导体材料与特性 (12/25)
受体体杂质产生电洞,但不产生电子. p型半导体:含受体杂质原子之半导体.
外质半导体
含杂质原子之半导体材料,亦称掺杂半导体. 掺杂过程中可控制以决定材料之导电度及电流.
半导体材料与特性 (4/25)
半导体内之电流
自由电子流动 电洞流:价电子获得能量而流动至
半导体材料有哪些特性和用途
半导体材料的特性和应用半导体材料是一类具有特定电学特性的材料，其在电导率方面介于导体和绝缘体之间。
半导体材料的电导率受温度、光照等外部条件影响较大，因此在实际应用中具有广泛的用途。
本文将介绍半导体材料的几种主要特性和应用。
特性1. 负导性半导体材料的电导率随温度升高而变化，且通常会随温度的上升而下降，这种负导性是半导体材料的典型特征之一。
2. 光电导性一些半导体材料在受到光照的作用下，电导率会发生变化，产生光电导性，这种特性被广泛应用在光敏元件中。
3. 半导体衍射在晶体结构中，半导体材料由于晶格结构的存在，会产生衍射现象，这种衍射特性对于半导体材料的物理性质研究具有重要意义。
4. 良好的热稳定性相比金属材料，半导体材料具有较好的热稳定性，能够在高温环境下稳定工作，这使得半导体材料在高温应用中得到广泛应用。
应用1. 电子器件半导体材料在电子器件中起着重要作用，例如半导体二极管、晶体管等，这些器件在通信、计算机等领域中得到广泛应用。
2. 光电器件半导体材料具有光电导性，因此在光电器件中得到应用，如太阳能电池、光电探测器等，利用半导体材料的光电性能实现能量转换和信号检测。
3. 激光器半导体材料在激光器件中扮演关键角色，激光二极管利用半导体材料的特性产生激光，广泛应用于通信、医疗等领域。
4. 光伏发电半导体材料的光电导性使其成为光伏发电的基础材料，利用光照能直接转化为电能，广泛应用于可再生能源领域。
结语半导体材料具有独特的特性和广泛的应用领域，其在电子、光电等领域发挥着重要作用。
随着科技的不断发展，半导体材料的研究和应用将会更加深入，并为人类创造出更多的科技奇迹。
半导体材料介绍论文
半导体材料介绍论文引言：半导体材料是当今电子工业中至关重要的一类材料。
它们具有介于金属和绝缘体之间的电导性质，因而被广泛应用于电子器件的制造。
半导体材料的研究和发展对于电子行业的技术进步和创新起到了关键的作用。
本文将介绍半导体材料的基本特性、分类、制备方法、以及常见的应用领域。
1.基本特性：-可控的电导率：半导体材料的电导率可以通过外加电场或掺杂调节。
这使得半导体材料可以用来制造各种控制电流的电子器件，例如晶体管。
-禁带：半导体材料具有接近禁带（能量带隙）范围的能级，使得它们在常温下既不是导电体也不是绝缘体。
-注入载流子：通过施加特定的电压或电流，碰撞激发半导体中的电子和空穴，形成导电的载流子。
-温度敏感性：半导体材料的导电性质受温度影响较大，温度升高会导致其电导率增加。
2.分类：根据禁带宽度，半导体材料可以分为以下几类：-基础型半导体：禁带宽度较大，难以直接用于电子器件的制造。
例如，硅（Si）和锗（Ge）。
-化合物半导体：由两种或多种元素结合形成的化合物。
其禁带宽度较小，适合用于电子器件的制造。
例如，砷化镓（GaAs）和磷化氮（GaN）。
-合金半导体：由两个或多个基础型半导体材料合成的材料。
通过调节合金组成可以改变其禁带宽度。
例如，锗硅（Ge-Si）合金。
3.制备方法：-材料净化：去除杂质和不纯物质，确保制备的半导体材料具有良好的纯度。
-晶体生长：通过溶液法、气相沉积法、分子束外延等技术，使半导体材料在晶体结构中有序排列。
-掺杂：故意添加少量特定元素（掺杂剂），改变半导体材料的导电性质。
-制造器件：通过光刻、蚀刻、金属沉积等工艺，将半导体材料转化为各种电子器件。
4.应用领域：-电子行业：半导体材料是电子器件的基础材料，例如集成电路、晶体管等。
-光电子学：半导体材料的光学特性使其适用于光电器件的制造，例如激光二极管、太阳能电池等。
-光通信：半导体材料是光纤通信系统的重要组成部分，用于制造光电调制器、光放大器等器件。
半导体材料的简介
半导体材料的简介一、引言半导体材料是一类特殊的材料，具有介于导体和绝缘体之间的特性。
它在现代电子技术中扮演着重要的角色。
本文将介绍半导体材料的定义、性质、种类以及在各个领域中的应用。
二、定义和性质2.1 定义半导体材料是一种具有能带间隙的固体材料，其导电性介于导体和绝缘体之间。
半导体的导电性主要由载流子（电子和空穴）的运动决定。
2.2 性质1.导电性：半导体的电导率介于导体和绝缘体之间，它能在外加电场或热激发下传导电流。
2.温度特性：半导体的电导率随温度的变化而变化，通常是随温度的升高而增加。
三、半导体材料的种类3.1 元素半导体元素半导体是由单一元素构成的半导体材料，常见的有硅（Si）和锗（Ge）。
3.2 化合物半导体化合物半导体是由两个或更多的元素组合而成的半导体材料，例如砷化镓（GaAs）和磷化氮（GaN）。
3.3 合金半导体合金半导体是由不同元素的合金构成的半导体材料，合金的成分可以调节材料的性质。
四、半导体材料的应用4.1 电子器件半导体材料是制造各种电子器件的重要材料，如晶体管、二极管和集成电路。
这些器件被广泛应用于电子设备、通信系统等领域。
4.2 光电子学半导体材料在光电子学中有重要应用，例如激光器、光电二极管和太阳能电池。
这些器件利用半导体材料的光电转换特性，将光能转化为电能或反之。
4.3 光通信半导体材料广泛应用于光通信领域，如光纤通信和光学传感器。
半导体激光器和光电探测器在光通信中起到关键作用。
4.4 光储存半导体材料在光存储技术中发挥重要作用，如CD、DVD等光盘的制造。
这些光存储介质利用半导体材料的光电转换和可擦写性能来实现信息存储与读取。
五、总结半导体材料是一类具有重要应用价值的材料，广泛应用于电子器件、光电子学、光通信和光存储等领域。
随着科技的不断发展，对新型半导体材料的研究和应用也在不断推进。
通过不断探索和创新，半导体材料有望在未来的科技发展中发挥更加重要的作用。
参考文献1.Bhuyan M., Sarma S., Duarah B. (2018) [Introduction toSemiconductor Materials]( In: Introduction to Materials Science and Engineering. Springer, Singapore.。
什么叫半导体材料的特性
什么叫半导体材料的特性？
半导体材料是一类具有特殊电学特性的材料，在现代电子学领域发挥着重要的作用。
半导体材料的特性主要表现在以下几个方面：
1. 晶体结构
半导体材料通常具有晶体结构，其中原子排列有序。
这种结构使得电子在材料中以禁带形式出现，能够在受激励时跃迁到导带中形成载流子。
2. 禁带宽度
半导体材料中的禁带宽度是指能带结构中导带和价带之间的能隙大小。
禁带宽度的大小直接影响了半导体材料的导电性能，如禁带宽度较小的半导体容易被激发产生导电行为。
3. 拓扑结构
半导体材料的电子结构和晶体结构决定了其拓扑性质，如在一维拓扑材料中，存在着边界态等特殊性质。
这些拓扑性质决定了半导体材料的一些特殊电学特性。
4. 光学性质
半导体材料通常具有良好的光学性质，如能够实现光电二极管、激光器等光电器件。
这些光学性质使得半导体材料在光电子领域有着广泛的应用。
5. 热电性质
部分半导体材料具有较好的热电性质，能够在温差作用下产生电能。
这种热电性质使得半导体材料在热电传感器、热电发电等领域具有应用前景。
总的来说，半导体材料具有晶体结构、禁带宽度、拓扑结构、光学性质和热电性质等多种特性，这些特性使得半导体材料在电子学、光电子学、热电领域有着广泛的应用和研究价值。
半导体及其特性
半导体及其特性
顾名思义，所谓半导体，就是介于导体与绝缘体之间的一种材料，它的导电能力比导体差得多，而又比绝缘体要好得多。
硅、锗、砷化镓等，都是常用的半导体。
开始，人们对半导体及其优越性没有足够的认识，半导体材料并没有表现出多大的用处。
近几十年来，随着人们发现半导体具有的特殊性能，半导体才逐渐引起全世界的重视，对它的研究和应用发展极快。
现在，从日常生活到现代通讯设备，电子计算机、空间技术等，都离不开半导体。
半导体材料具有如下几个特性：
1．热敏性。
我们知道，温度是影响导体电阻的条件之一，但只有温度变化很大时，才有讨论的实际意义。
半导体材料的电阻随温度的升高而明显变小，有些半导体的温度只要变化百分之几摄氏度，都能观察到它的电阻变化。
我们将半导体材料的电阻对温度变化的敏感性称为半导体的热敏性。
根据半导体的热敏性，我们可以制作热敏电阻，在精密温度的测量、热敏自动控制方面有广泛的应用。
2．光敏性。
用光照射半导体材料时，它的电阻会明显减小，照射光越强，电阻就越小。
我们将半导体材料的电阻对光照反应的敏感性称为光敏性。
光敏性主要被用在自动控制上。
例如，利用光敏电阻加上控制电路，可以做到入夜时路灯自动通电，而太阳一出来，路灯又自动关闭，既方便生活又节省用电。
3．压敏性。
半导体材料受到压力的时候，电阻也会明显减小。
半导体的这种特性称为压敏性，它被广泛用于科学实验的压力测量和自动控制。
对半导体的认识
对半导体的认识一、什么是半导体半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，它的电导率介于金属和非金属之间。
半导体材料在常温下的电导率较低，但当加热或施加外加电场时，半导体材料的电导率会显著增加。
二、半导体的特性1. 带隙：半导体材料的带隙是指导带和价带之间的能量差。
带隙大小决定了半导体材料的导电性质。
带隙越小，半导体材料的导电性越好。
2. 控制导电性：半导体材料的电导率可以通过控制材料中杂质的类型和浓度来调节。
掺杂是指在半导体材料中引入掺杂剂，以改变材料的导电性质。
根据掺杂剂的类型，半导体可以分为n型半导体和p型半导体。
3. 温度依赖性：半导体材料的电导率随温度的变化而变化。
一般情况下，随着温度的升高，半导体材料的电导率会增加。
三、半导体的应用领域1. 电子器件：半导体材料广泛应用于各种电子器件中，如晶体管、二极管、集成电路等。
这些器件不仅在计算机、手机等电子产品中得到应用，也在通信、医疗、能源等领域发挥着重要作用。
2. 光电子器件：半导体材料的特性使其非常适合用于制造光电子器件，如激光器、LED等。
这些器件广泛应用于显示技术、光通信、光储存等领域。
3. 太阳能电池：半导体材料可将光能转化为电能，因此被广泛应用于太阳能电池中。
太阳能电池通过吸收太阳光的能量，将其转化为电能，可以用于供电或储存能量。
4. 传感器：半导体材料的电导率随温度、光照、压力等因素的变化而变化，因此被广泛应用于传感器中。
传感器可以感知环境的变化，并将其转化为电信号，用于测量、监测等应用。
四、半导体的发展趋势1. 微电子技术的进步：随着微电子技术的不断进步，半导体器件的尺寸不断缩小，性能不断提高，功耗不断降低。
这使得半导体器件在各个领域的应用更加广泛。
2. 新材料的研发：为了满足不同应用领域对半导体材料性能的需求，研究人员正在努力开发新的半导体材料。
例如，砷化镓、碳化硅等材料的应用越来越广泛。
3. 新技术的应用：随着人工智能、物联网等新技术的快速发展，对半导体器件的需求也在不断增加。
(完整版)半导体材料及特性
地球的矿藏多半是化合物，所以最早得到利用的半导体材料都是化合物,例如方铅矿(PbS)很早就用于无线电检波，氧化亚铜(Cu2O)用作固体整流器，闪锌矿(ZnS)是熟知的固体发光材料，碳化硅(SiC)的整流检波作用也较早被利用。
硒(Se)是最早发现并被利用的元素半导体，曾是固体整流器和光电池的重要材料。
元素半导体锗（Ge）放大作用的发现开辟了半导体历史新的一页，从此电子设备开始实现晶体管化。
中国的半导体研究和生产是从1957年首次制备出高纯度(99.999999％～99.9999999％) 的锗开始的。
采用元素半导体硅（Si）以后，不仅使晶体管的类型和品种增加、性能提高，而且迎来了大规模和超大规模集成电路的时代。
以砷化镓(GaAs)为代表的Ⅲ－Ⅴ族化合物的发现促进了微波器件和光电器件的迅速发展。
半导体材料可按化学组成来分，再将结构与性能比较特殊的非晶态与液态半导体单独列为一类。
按照这样分类方法可将半导体材料分为元素半导体、无机化合物半导体、有机化合物半导体和非晶态与液态半导体。
元素半导体：在元素周期表的ⅢA族至ⅦA族分布着11种具有半导性的元素，下表的黑框中即这11种元素半导体,其中C表示金刚石。
C、P、Se具有绝缘体与半导体两种形态;B、Si、Ge、Te具有半导性；Sn、As、Sb具有半导体与金属两种形态。
P的熔点与沸点太低,Ⅰ的蒸汽压太高、容易分解，所以它们的实用价值不大。
As、Sb、Sn的稳定态是金属，半导体是不稳定的形态。
B、C、Te也因制备工艺上的困难和性能方面的局限性而尚未被利用。
因此这11种元素半导体中只有Ge、Si、Se 3种元素已得到利用。
Ge、Si仍是所有半导体材料中应用最广的两种材料。
无机化合物半导体：四元系等。
二元系包括：①Ⅳ-Ⅳ族:SiC和Ge-Si合金都具有闪锌矿的结构。
②Ⅲ-Ⅴ族:由周期表中Ⅲ族元素Al、Ga、In和V族元素P、As、Sb组成，典型的代表为GaAs。
它们都具有闪锌矿结构,它们在应用方面仅次于Ge、Si,有很大的发展前途。
半导体材料有哪些特性及应用
半导体材料特性及应用半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有特殊的电子结构和导电性质。
半导体材料具有多种独特的特性，使其在电子、光电子、光伏和光通信等领域有广泛的应用。
半导体材料的主要特性1. 能带结构：半导体材料的电子能隙较窄，介于导体和绝缘体之间，使其在一定条件下可导电。
2. 斯特克斯位：半导体材料中的离子实栅靠近导带边缘，使电子在能带中具有很大的有效质量，有利于电子迁移。
3. 自由载流子浓度调控：通过施加外电场或调控杂质，可以有效调控半导体中的自由载流子浓度，实现半导体材料的导电性能调节。
4. 温度特性：半导体材料的电导率和载流子浓度都会随温度的变化而变化，通常表现为负温度系数。
5. 光电效应：半导体材料对光具有敏感性，可以通过光照射产生电子空穴对，实现光电转换及光电控制。
半导体材料的应用电子领域应用•集成电路（IC）：半导体材料在微电子领域中广泛应用，作为IC芯片的基础材料，实现电子元器件、逻辑电路等功能。
•太阳能电池：半导体材料通过光电效应转化光能为电能，广泛应用于太阳能电池板制造。
光电子领域应用•激光器：利用半导体材料的光电效应和电子受激辐射特性，制作激光器用于光通信、医疗等领域。
•LED：利用半导体材料的电子激发辐射特性制造发光二极管，广泛应用于照明、显示等领域。
光伏领域应用•光伏电池：利用半导体材料的光电转换特性，制造光伏电池转化光能为电能，应用于太阳能发电系统。
光通信领域应用•光纤通信：利用半导体激光器和探测器构成的光通信系统，提供高速、远距离的光通信服务。
综上所述，半导体材料由于其特殊的电子结构和性质，在电子、光电子、光伏和光通信领域有着重要而广泛的应用。
随着科学技术的不断发展，半导体材料的应用前景将更为广阔。
半导体材料的生长与特性研究
半导体材料的生长与特性研究半导体材料是现代电子技术中不可或缺的重要组成部分，它们具有介于导体和绝缘体之间的电导率。
在电子器件的制造过程中，半导体材料的生长和特性研究是至关重要的一环。
本文将探讨半导体材料的生长和特性，以及相关的研究进展。
一、半导体材料的生长半导体材料的生长是指将其从气态、液态或溶胶状态转变为固态晶体的过程。
常见的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。
生长过程可以通过多种方法实现，包括化学气相沉积、物理气相沉积、溶液法以及分子束外延等。
1. 化学气相沉积(CVD)化学气相沉积是一种常用的半导体材料生长方法。
它利用化学反应在物质表面上沉积出半导体材料的薄膜。
其中的关键环节是将含有所需元素的气体通过加热使其分解产生高活性的反应物质，最终在基底上生长出薄膜。
这种方法制备的半导体薄膜具有较高的晶体质量和致密度。
2. 物理气相沉积(PVD)物理气相沉积是另一种常见的半导体材料生长方法。
它通过加热所需元素的固体源，使其发生升华或蒸发，并在基底上形成薄膜。
这种方法要求源材料具有较高的纯度，以保证薄膜的质量。
物理气相沉积可以分为热蒸发、电子束蒸发、激光剥蚀和磁控溅射等不同类型。
二、半导体材料的特性研究半导体材料的特性研究对于了解其电学、光学以及物理性质至关重要。
以下是一些常用的特性研究手段：1. 印迹效应半导体材料在生长过程中，受到基底的影响，会发生晶格失序或者形成缺陷。
这些缺陷在半导体材料的特性研究中起到重要作用。
通过控制生长条件和基底特性，可以调控半导体材料的性能。
2. 光电测量光电测量是研究半导体材料性能的重要手段之一。
通过照射光源，测量材料的吸收、发射、散射和透射等光学性质，可以了解半导体材料的电子结构、能带特性以及载流子迁移率等重要参数。
3. 电子显微镜分析电子显微镜可以提供半导体材料的表面形貌、晶体结构以及缺陷的信息。
透射电子显微镜可以观察到材料的原子排列和晶体结构，而扫描电子显微镜可以提供高分辨率的表面形貌信息。
半导体材料基础_基本特性
为直接跃迁。相当于电子由价带竖直地跃迁到导带，所以也
称为垂直跃迁。对应的材料为直接带隙半导体。k = k'+ hv
间接跃迁
c
若导带底和价带顶位于k空间的不同位置，则任
何竖直跃迁所吸收的光子能量都应该比禁带宽
度大。但实验指出，引起本征吸收的最低光子
能量还是约等于Eg。
——推论：除竖直跃迁，还存在另一类跃迁过
激子吸收不会改变半导体的导 电性。
Eenx
=
1
2 r
m* m
13.6 n2 (eV )
iii) 杂质吸收
杂质可以在半导体的禁带中引入杂质能级，占据杂质 能级的电子或空穴的跃迁可以引起光吸收，这种吸收 称为杂质吸收，可以分为下面三种类型： a.吸收光子可以引起中性施主上的电子从基态到激发 态或导带的跃迁； b.中性受主上的空穴从基态到激发态或价带的跃迁； c.电离受主到电离施主间的跃迁；
自由载流子吸收也需要声子参与， 因此也是二级过程，与间接跃迁过 程类似。但这里所涉及的是载流子 在同一带内不同能级间的跃迁。
自由载流子吸收不会改变半导体的 导电性。
v) 子带间的跃迁
电子在价带或导带中子带（sub-band）之间的跃迁。 在这种情况下，吸收曲线有明显的精细结构，而不同 于由自由载流子吸收系数随波长单调增加的变化规律 。
由于杂质能级是束缚态，因而动量没有确定的值，所 以不必满足动量守恒的要求，因此跃迁几率较大。
杂质吸收的长波长总要长于本征吸收的长波长。杂质 吸收会改变半导体的导电性，也会引起光电效应。
电子在杂质能级及杂质能级与带间的跃迁
浅能级杂质：红外区 深能级杂质：可见、紫外区
iv) 自由载流子吸收
当入射光的波长较长，不足以引起 带间跃迁或形成激子时，半导体中 仍然存在光吸收，而且吸收系数随 着波长的增加而增加。这种吸收是 自由载流子在同一能带内的跃迁引 起的，称为自由载流子吸收。（准 连续、长波长段）