第三章半导体晶体定向
a a
a
立方
七大晶系
a
a a
三方
c
120o a
a
六方
c
a a
四方
c
b a
正交
c
b
a
单斜
c
a
b
三斜
对立方体和八面体来说，X，Y，Z是对称的，性质相同的， 所以a＝b＝c，而且，三根晶轴是相互垂直的，所以α＝β＝ γ＝90°
2、晶体定向的作用： ❖ （1）晶体定向后就可以对晶体上所有的面、线等进行标定，
过下式求出该晶面的晶面指数(hkl)：
3.1 半导体晶体取向的表示方法
一、晶面指数和晶向指数的确定
1、晶体定向（广义）: 在晶体上建立一个坐标系，由X, Y, Z 轴组成。X, Y, Z 轴也称为晶 轴或结晶主轴。三根晶轴上分别 有轴单位矢量a, b, c, 还有轴角α， β，γ。 晶轴的方向以在原点的 前方、右方、上方为正，反之为 负。如右图所示。
❖
（2）晶向指数的确定： （如图3-1-2）
❖ ①在晶胞建立坐标系（确定原点，坐标轴，单位基矢） ❖ ②过晶胞原点作一直线OP，使其平行于待标定的晶向AB； ❖ ③在直线OP上选取距原点O最近的一个阵点P，确定P点的
坐标值； ❖ ④将此值乘以最小公倍数化为最小整数u、v、w，加上方括
号，[uvw] 即为AB晶向的晶向指数。如u、v、w中某一数 为负值，则将负号标注在该数的上方。 ❖ 晶体中因对称关系而等同的各组晶向可归并为一个晶向族， 用<uvw>表示。
带轴的晶带。如图所示属晶带轴[001]的晶带。
包括晶面（100）（010） （110）等晶面
❖ （2）晶带定理的应用： ❖ a)已知某晶带中任意两个晶面(h1k1l1)和(h2k2l2)，则可通过
下式求出该晶带的晶带轴方向[uvw]：
❖ u=k1.l2—k2.l1 ❖ v= l1.h2—l2 .h1 ❖ w=h1. k2—h2. k1 ❖ b) 已知某晶面同属于两个晶带[u1v1w1]和[u2v2w2]，则可通
c
os1
h1h2 k1k2 l1l2
h12 k12 l12 h22 k22 l22
❖ 各个晶面之间的夹角如书中表格3-1（p69)
❖ 5、晶带定理及应用
❖ （1）晶带定理：
C1
❖ 相交于同一直线(或平行于同一 直线)的所有晶面的组合称为晶 带，该直线称为晶带轴，同一
晶带轴中的所有晶面的共同特
第三章 半导体晶体定向
3.1 半导体晶体取向的表示方法 3.2 光图定向 3.3 X射线定向
❖ 一、半导体晶体定向在生产中的应用
❖ 1、生产工艺的要求，晶体的生长方向与晶向之间存在一定 的偏离角度。
❖ 2、切籽晶时，要求有一定晶向的偏离度。(无位错生长） ❖ 3、晶体在制造器件或进行外延时，要求按一定的晶向切片 ❖ 4、制造小器件时，按一定方向进行切片可以减少碎片，提
❖ 正交晶系的面间距公式：
dhkl
1
h
2
k
2
l
2
a b c
❖ 简单立方晶系面间距计算式：
d hkl
a h2 k2 l2
注意：以上对简单晶胞而言； 复杂晶胞应考虑层面增加的影响。如，在体心立方或面心 立方晶胞中间有一层，故实际晶面间距应为 d001/2。
❖ 立方晶系，两个晶面（h1k1l1)和（h2k2l2)之间的夹 角：
示该晶面的指数，一般记为（hkl）
在晶体中有些晶面具有共同的特点 （其上原子排列和分布规律是完全 相同的，晶面间距也相同）唯一不 同的是晶面在空间的位向，这样的 一组等同晶面称为一个晶面族，用 符号{hkl}表示。
❖ 例1：如图所示为立方晶系，I和H分别是BC,EF的 中点，试求晶面DOF,ABCD, AIHO的米勒指数。
图3-1-2 晶向指数的确定
例1： 已知简单立方结
构中的晶格常数a， Z
AA1=BB1= a/3，试确
定BA的晶向指数.
P
答案：[301]
X
A1 A o A2
B
Y
B1
例2：如图在立方体中，a i,b j,c k D是BC的中点，求BE,AD的晶向指数。
E A
c
o
C
a
b
D
B
BE的晶向指数: [1 01] AD的晶向指数: [1 22]
D A
C I
B
G F
O
H
E
晶面DOF： (111) 晶面ABCD：(001) 晶面AIHO：(210)
例2：在立方晶系中画出（210）（ 121）
晶面。
Z
o Y
X
如图所示，立方晶系中的晶面与晶向：（指数相同的 晶面和晶向相互垂直）
❖ 4、晶面间距与晶面夹角
❖ 不同的{hkl}晶面，其面间距(即相邻的两个平行晶面之间的 距离)各不相同。其特点：低指数的晶面其面间距较大，而 高指数面的面间距小。 如图所示：
给出这些面、线的晶体学方向性符号；
❖ （2）晶体定向是研究晶体各种物理性质方向）定义：在晶体中存在着一系列的原子列或原子平面，
晶体中原子组成的平面叫晶面，原子列表示的方向称 为晶向。
❖ 为了便于表示各种晶向和晶面，需要确定一种统一的 标号，称为晶向指数和晶面指数，国际上通用的是密 勒（Miller）指数。
点是，所有晶面的法线都与晶
带轴垂直(如图1-23所示)。
C2
❖ 设有一晶带其晶带轴为[uvw]晶向，该晶带中任一晶面为 (hkl)，则由矢量代数可以证明晶带轴[uvw]与该晶带的任一 晶面(hkl)之间均具有下列关系：
❖ hu+kv+lw =0 ❖ 这就是晶带定理。凡满足此关系的晶面都属于以[uvw]为晶
❖ （3）晶面指数的确定 ❖ ①建立坐标系,对晶胞作晶轴X、Y、Z，以晶胞的边长（a、
b、c)作为晶轴上的单位长度； ❖ ② 求出待定晶面在三个晶轴上的截距r、s、t(如该晶面与某
轴平行，则截距为∞) ❖ ③ 取这些截距数的倒数1/r、1/s、1/t 。 ❖ ④ 将上述倒数化为最小的简单整数，并加上圆括号，即表
高成品率。
二、定向方法
1、通过晶体的外观判断晶体的生长方向。 2、通过解理面或破碎面判断。 3、通过腐蚀坑的形态判断。 4、通过仪器测量定向 。
按国家质量技术监督检验检疫总局，半导体单晶晶向测定方法有 两种：（适用于测定半导体单晶材料大致平行于低指数原子面的 表面取向）
（1）X射线衍射定向法：该方法可用于所有半导体单晶的定向； （2）光图定向法：该方法目的主要用于单一元素半导体单晶的 定向。
硅集成电路专业考试基础知识
1.常用的半导体材料为何选择硅（1）硅的丰裕度。
消耗更低的成本；（2）更高的熔化温度允许更宽的工艺容限。
硅1412℃>锗937℃（3）更宽的工作温度。
增加了半导体的应用围和可靠性；（4）氧化硅的自然生成，高质量、稳定的电绝缘材料si,金刚石110面（线）密度最大，111面（线）密度最小2.缺陷：原生缺陷（生长过程）、有害杂质（加工过程）（1）点缺陷：自间隙原子、空位、肖特基缺陷（原原子跑到表面）、弗伦克尔缺陷（原原子进入间隙）、外来原子（替位式、间隙式）（2）线缺陷：位错（刃位错（位错线垂直滑移方向）、螺位错（位错线平行滑移方向）、扩展位错（T增大，位错迁移））（3）面缺陷：层错（分界面上的缺陷，与原子密堆积结构次序错乱有关）（4）体缺陷：杂质沉积析出（5）有害杂质：1）杂质条纹：电活性杂质的条纹状缺陷，造成晶体电阻率的微区不均匀性2）有害杂质(三类)：非金属、金属和重金属非金属：O,C重金属：铁、铜（引入复合中心，减小载流子寿命；易在位错处沉积）金属:Na,K（引入浅能级中心，参与导电；Al引入对N型材料掺杂起补偿作用）3.对衬底材料要求：通过单晶生长过程中的质量控制和后续处理来提高单晶的质量,使之趋于完美。
减少单晶材料缺陷和有害杂质的后续处理方法通常采用吸除技术。
吸除技术主要有物理吸除、溶解度增强吸除和化学吸除。
1）物理：本征，背面损伤，应力，扩散2）溶解度增强：T增加，固溶度增加，杂质运动能力增加，难以沉积3）化学：含氮气体与硅表金属杂质反应，产生挥发性产物缺陷要求，参数均匀性要求，晶片平整度要求4.将籽晶与多晶棒紧粘在一起,利用分段熔融多晶棒,在熔区由籽晶移向多晶另一端的过程中,使多晶转变成单晶体。
1)水平区熔法（布里吉曼法）---GaAs单晶2)悬浮区熔法(FZ)可制备硅、锗、砷化镓等多种半导体单晶材料5.单晶整形：单晶棒存在细径、放肩部分和尾部。
从晶片等径和电阻率均匀性要求出发,必须去掉这些部分,保留等颈部分。
半导体物理知识点及重点习题总结
基本概念题：第一章半导体电子状态1.1 半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的小许多。
1.2能带晶体中，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。
1.2能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。
答：能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。
通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系，从而系统地建立起该理论。
单电子近似：将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。
绝热近似：近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。
1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法答案：克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型，如下图所示利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式，进而确定波函数并给出E-k关系。
由此得到的能量分布在k空间上是周期函数，而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带），另一些区间没有电子能级（被称为禁带）。
从而利用量子力学的方法解释了能带现象，因此该模型具有重要的物理意义。
1.2导带与价带1.3有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的E-k关系决定。
1.4本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
1.4空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷，并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量，这样就引进了一个假想的粒子，称其为空穴。
它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。
高中物理 第三章 固体和液体 第1节 晶体和非晶体 第2节 半导体课件 教科版选修3-3
一、晶体和非晶体 1．固体分类 (1)晶体：金刚石、食盐、石英、云母、明矾、硫酸铜等天然具 有规则的几何形状． (2)非晶体：玻璃、松香、沥青、橡胶、蜂蜡等天然不具有规则 的几何形状． 2．晶体具有____各__向___异__性____，非晶体具有____各__向__同__性_____．
二、单晶体和多晶体 比较内容 宏观外形
结束 语 同学们，你们要相信梦想是价值的源泉，相信成
功的信念比成功本身更重要，相信人生有挫折没 有失败，相信生命的质量来自决不妥协的信念， 考试加油。
判断晶体与非晶体的方法：晶体与非晶体最本质的区别是晶体 有确定的熔点，而非晶体无确定的熔点，由于多晶体和非晶体 都具有各向同性，没有规则外形的特点，仅从各向同性或几何 形状不能断定某一固体是晶体还是非晶体．
1.(多选)在甲、乙、丙三种固体薄片上涂上蜡， 由烧热的针接触其上一点，蜡熔化的范围如图甲、乙、丙所示， 而甲、乙、丙三种固体在熔解过程中温度随加热时间变化的关 系如图丁所示，以下说法正确的是( )
(2)热敏电阻：有负温度系数热敏电阻和正温度系数热敏电阻．
(3)发光二极管(LED)：通电后能发光的半导体器件．
晶体与非晶体的区别与联系
1．晶体和非晶体的区别
晶体
单晶体
多晶体
非晶体
外形
规则
不规则
熔点
确定
不确定
物理性质 各向异性
各向同性
原子排列
有规则，但多晶体每个晶粒 间的排列无规则
无规则
形成与转 化
特性名称
特性内容
用途 应用实例
半导体材料度升高而迅速减小
半导体材料受到光照时，
光敏特性
光敏电阻 光电计时器
电阻也大大减小
高中物理选修3第三章 固体和液体课件1：3.1 -3.2 晶体和非晶体 半导体
知识4 固体性质的微观解释
(1)半导体的特性
在固体材料中 , 有些物质 ( 如金、银、铜、铝等 ) 导电性能
好,称为
导体 。
另一些物质 ( 如陶瓷 , 云母、塑料、橡胶等 ) 导电性能很差 ,
称为
绝缘体 。
还有一类物质(如锗、硅、砷化镓等)的导电性能介于导体
与绝缘体之间,称为
半导体 。
人们通常用电阻率 来表示材料的导电性能,电阻率由材 S . R 料的自身性质决定,而与形状无关。其中 l
(3) 热 运 动 时 ， 组 成 晶 体 的 物 质 微 粒 只 能 在 各 自 的
平衡位置 ______________ 附近做微小振动．
(4)晶体的结合类型 比较项目 类型 离子晶体 原子晶体 金属晶体 构成微粒 结合键 举例
离子键 NaCl、AgBr 正、负离子 ______
原子 物质微粒
2．思考判断 (1)非晶体没有天然的规则几何形状．( √ ) (2)非晶体熔化时有固定的熔点．( × ) (3)非晶体的各种物理性质是各向同性的．( √ )
3．探究交流 单晶体、多晶体与非晶体是绝对的吗？
【提示】
不是．有的材料在某种条件下是晶体，
而在另一种条件下则是非晶体．例如非晶态的玻璃经过 加热冷却反复处理，可使其结构有序化，变为多晶体.
1 晶体和非晶体2Βιβλιοθήκη 半导体知识1 晶体和非晶体
1.基本知识 (1)固体的分类：固体通常可分为_______ 晶体 和________ 非晶体 两大 类． (2)晶体的一些物理性质与方向有关，这种特性叫 各向异性 . (3)非晶体的各种物理性质， 在各个方向上都是相同的， 叫
各向同性 ． _____________
高中物理第三章固体和液体2半导体课件教科选修33教科高二选修33物理课件
12/9/2021
第十五页，共二十五页。
解析 答案
二、各种特殊(tèshū)性能的半导体器件
[导学探究(tànjiū)]
请列举(lièjǔ)一些半导体器件. 答案 热敏电阻、光敏电阻等.
12/9/2021
第十六页，共二十五页。
答案
[知识(zhī shi)深化] 1.热敏电阻的电阻率随温度(wēndù)升高可减小也可增大，光敏电阻在光照条件下电 阻率迅速下降.
(4)分类：N型半导体和P型半导体.
12/9/2021
第五页，共二十五页。
2.晶体管和集成电路
(1)晶体管
①二极管：由PN结构成，具有
单导向电(d性ān x.iànɡ)
②三极管：具有 或放开大、(f关àngd电à)信流号(diànliú)的作用.
(2)集成电路：由成千上万个 二极、管 三极管、电阻和电容等元件构成的芯
A.固体材料分两类，一类是导体，另一类是绝缘体
B.半导体就是一半导电，即正方向为导体，反方向为绝缘体 C.半导体的电阻率与温度成线性关系，即随温度升高而均匀增大
√D.利用半导体的特性，可以制成各种不同性能的器件
解析 半导体的导电性能介于导体与绝缘体之间，故A、B错； 半导体的电阻率与温度的关系较为复杂，负温度系数热敏电阻的阻值随温度 升高而减小.利用半导体的特性，可以制成各种不同性能的器件，故C错，D对.
2.光电池 特性：将太阳辐射直接转换成电能.
应用：为卫星、计算器等提供能量. 3.发光二极管(LED)
特性：通电后能发光. 优点：效率高、寿命长，不易破损.
12/9/2021
第十七页，共二十五页。
例2 (多选)如图1所示，R1、R2为定值电阻，L为小灯泡，R3为光敏电阻，当照射
高中物理第3章固体和液体1晶体和非晶体2半导体教师用书教科版选修33
1．晶体和非晶体 +2．半导体学习目标知识脉络1.知道什么是晶体和非晶体、单晶体和多晶体． ( 要点 )2．知道各向异性现象和各向同性现象．3．掌握晶体和非晶体在外形上和物理性质上的区别．(要点)4．学会用晶体的微观构造特色来解说晶体外形的规则性和物理性质的各向异性．(难点)5．认识半导体资料.晶体和非晶体[先填空 ]1．固体能够分为晶体和非晶体两类．石英、云母、明矾、食盐、味精、蔗糖等是晶体，玻璃、蜂蜡、松香、沥青、橡胶等是非晶体．2．各向异性与各向同性(1)各向异性：晶体的一些物理性质与方向相关．(2)各向同性：非晶体的各样物理性质，在各个方向上都是同样的．3．晶体可分为单晶体和多晶体两类．4．单晶体和多晶体(1)单晶体：天然拥有规则几何形状且各向异性的大晶体．(2)多晶体：由很多晶粒构成的晶体．[再判断 ]1．单晶体和多晶体都有规则的几何外形．( ×)2．所有的晶体都拥有各向异性．( ×)3．能够经过有无确立的熔点来划分晶体和非晶体．( √)[后思虑 ]云母薄片和玻璃片上分别涂一层很薄的白腊，而后用烧热的钢针去接触云母片及玻璃片的反面，白腊融化，如图3-1-1 所示，那么你看到的现象及得出的结论是什么？A B图 3-1-1【提示】A 呈圆形，玻璃为各向同性是非晶体．B 呈椭圆形，云母片为各向异性是单晶体．1．单晶体的特色(1)拥有天然的规则外形，这类规则的外形不是人工造成的．(2)物理性质各向异性，这是单晶体差异于非晶体和多晶体最重要的特征，是判断单晶体最主要的依照．(3)拥有必定的熔点，单晶体在这一点上和多晶体没有差异．从宏观上划分晶体和非晶体的重要依照是看有无必定的熔点．2．多晶体和非晶体(1)多晶体虽无天然规则的几何形状，物理性质各向同性，但构成多晶体的晶粒都有规则的几何形状，每一个晶粒都拥有单晶体的特色和物理性质，这是多晶体和非晶体在内部构造上的差异．(2)多晶体与非晶体在宏观上的差异在于多晶体拥有必定的熔点，非晶体则没有，比如好多同学以为玻璃应是多晶体，但实考证明玻璃没有必定的熔点，故应是非晶体．3．正确理解单晶体的各向异性(1)在物理性质上，单晶体拥有各向异性，而非晶体则是各向同性的．①单晶体的各向异性是指单晶体在不同方向上的物理性质不同，也就是沿不同方向去测试单晶体的物理性能时，测试结果不同．②往常所说的物理性质包含弹性、硬度、导热性能、导电性能、磁性等．(2)单晶体拥有各向异性，其实不是说每一种单晶体都能在各样物理性质上表现出各向异性，举比以下：①云母、石膏晶体在导热性上表现出明显的各向异性——沿不同方向传热的快慢不同.②方铅矿石晶体在导电性上表现出明显的各向异性——沿不同方向电阻率不同．③立方体形的铜晶体在弹性上表现出明显的各向异性——沿不同方向的弹性不同．④方解石晶体在光的折射上表现出各向异性——沿不同方向的折射率不同．1．对于晶体和非晶体，以下说法正确的选项是()A．能够依据各向异性或各向同性来鉴识晶体和非晶体B．一块平均薄片，沿各个方向对它施加拉力，发现其强度同样，则此薄片必定是非晶体C．一个固体球，假如沿其各条直线方向的导电性不同，则该球体必定是单晶体D．一块晶体，若其各个方向的导热性同样，则这块晶体必定是多晶体E．判断晶体和非晶体能够依占有没有确立的熔点【分析】判断固体能否为晶体的标准是看能否有固定的熔点，多晶体和非晶体都拥有各向同性和无规则的外形，单晶体拥有各向异性和规则的外形，C、 D、 E 正确．【答案】CDE2．(2016 ·大连高二检测) 对于晶体和非晶体，以下说法正确的选项是()【导学号：】A．有规则的几何外形的固体必定是晶体B．只有单晶体才有天然规则的几何外形C．晶体在物理性质上必定是各向异性的D．晶体融化时拥有确立的熔点E．能够依据各向异性或各向同性来鉴识单晶体和多晶体【分析】单晶体有规则的几何外形，多晶体与非晶体都没有规则的几何外形，但假如固体有规则的几何外形但不是天然的，而是人为加工的，则其不必定是晶体，A错误、 B正确；单晶体只在某些物理性质上表现为各向异性，并不是所有的物理性质都表现为各向异性，多晶体在物理性质上表现为各向同性，C错误； E 正确．晶体有确立的熔点， D 正确．【答案】BDE3. 在图 3-1-2甲、乙、丙三种固体薄片上涂蜡，由烧热的针接触其上一点，蜡融化的范围如图甲、乙、丙所示，而甲、乙、丙三种固体在融化过程中温度随加热时间变化的关系如图丁所示，以下说法不正确的选项是()甲乙丙丁图 3-1-2A．甲、乙为非晶体，丙是晶体B．甲、乙为晶体，丙是非晶体C．甲、丙为非晶体，乙是晶体D．甲为多晶体，乙为非晶体，丙为单晶体E．甲、丙有确立的熔点，乙无确立的熔点【分析】由图甲、乙、丙可知：甲、乙各向同性，丙各向异性；由图丁可知：甲、丙有固定熔点，乙无固定熔点，所以甲、丙为晶体，乙为非晶体，此中甲为多晶体，丙为单晶体，故 D、E 正确．【答案】ABC判断晶体与非晶体、单晶体与多晶体的方法(1)划分晶体与非晶体的方法：看其有无确立的熔点，晶体拥有确立的熔点，而非晶体没有确立的熔点，仅从各向同性或许几何形状不可以判断某一固体是晶体仍是非晶体．(2)划分单晶体和多晶体的方法：看其能否拥有各向异性，单晶体表现出各向异性，而多晶体表现出各向同性．晶体的微观构造固体性质的微观解说[先填空 ]1．晶体的点阵构造：假如用点来表示构成晶体的这些微粒，这些点在晶体内部的空间就会形成一个有规则的、周期摆列的构造．2．固体性质的微观解说(1)构成固体的微粒摆列特别密切，微粒之间的引力很大，绝大部分粒子只在各自的均衡地点邻近做小范围的无规则振动，所以固体拥有固定的形状和体积．(2)方法：在固体界面沿不同方向画出等长直线．(3)微观解说①单晶体在不同直线上微粒的个数不相等，说明沿不同方向微粒的摆列及物质构造状况不同，在物理性质上表现为各向异性．②非晶体在不同直线上微粒的个数大概相等，说明沿不同方向微粒摆列及物质构造状况基真同样，在物理性质上表现为各向同性．(4)同一种物质在不同条件下形成不同的晶体，因为微观构造不同，物理性质有很大差异．[再判断 ]1．晶体的分子( 原子、离子 ) 摆列是有规则的． ( √)2．非晶体在不同方向上的微粒摆列及物质构造状况基真同样．( √)3．同一种物质只好生成一种晶体．( ×)[后思虑 ]为何多晶体表现为各向同性？【提示】多晶体是由很多凌乱无章地摆列着的小晶体( 晶粒 ) 构成的．每个晶粒都是一个小单晶体，拥有各向异性．但因为晶粒在多晶体里凌乱无章地摆列着，的物理性质是同样的，即各向同性．1．对外形及物理性质表现各向异性仍是各向同性的解说单晶体多晶体非晶体外形规则不规则不规则物理各向异性各向同性各向同性性质多晶体内部物质微粒的非晶体内部物质微粒的摆列没有必定规律．因摆列没有必定规律，在单晶体内部物质微粒的此宏观上没有规则的几宏观上没有规则的几何摆列有必定规律，所以何外形．在多晶体内部外形．在非晶体内部物宏观上有规则的几何外物质微粒的摆列是凌乱微观质微粒的摆列是凌乱无形．在不同方向上的微无章的，从统计的看法解说章的，从统计看法来看，粒摆列及物质构造状况来看，在不同方向上的在不同方向上的微粒排不同样，在物理性质上微粒摆列及物质构造情列及物质构造状况基本表现为各向异性 .况基真同样，所以在物同样，所以在物理性质理性质上表现为各向同上表现为各向同性 .性 .2.对同素异形体的解说有的物质有几种晶体，是因为它们的物质微粒能形成不同的晶体构造．比如碳原子按不同的构造摆列可形成石墨和金刚石，两者在物理性质上有很大差异．白磷和红磷的化学成分同样，但白磷拥有立方体构造，而红磷拥有与石墨同样的层状构造，两者在物理性质上也有很大差异．3．对晶体拥有必定熔点的解说给晶体加热到必定温度时，一部分微粒有足够的动能战胜微粒间的作使劲，走开均衡地点，使规则的摆列被损坏．晶体开始融化，融化时晶体汲取的热量所有用来损坏规则的摆列，温度不发生变化．4．以下哪些属于晶体的联合种类()A．金属晶体B．离子晶体C．多晶体D．原子晶体E．单晶体【分析】晶体的联合种类有：离子晶体、原子晶体和金属晶体，应选A、B、 D.【答案】ABD5．以下表达中正确的选项是()【导学号：】A．晶体的各向异性是因为它的微粒按空间点阵摆列B．单晶体拥有规则的几何外形是因为它的微粒按必定规律摆列C．非晶体有规则的几何形状和确立的熔点D．石墨的硬度比金刚石的差好多，是因为它的微粒没有按空间点阵散布E．非晶体没有规则几何形状，也没有确立的熔点【分析】晶体内部微粒摆列的空间构造决定着晶体的物理性质能否同样；也正是因为它的微粒按必定规律摆列，使单晶体拥有规则的几何形状．石墨与金刚石的硬度相差甚远是因为它们内部微粒的摆列构造不同，石墨的层状构造决定了它的质地柔嫩，而金刚石的网状构造决定了此中碳原子间的作使劲很强，所以金刚石有很大的硬度，故A、 B、 E 正确．【答案】ABE6．对于晶体和非晶体，以下说法中正确的选项是()A．同种物质在不同的条件下可表现为晶体或非晶体B．晶体内部物质微粒摆列是有规则的，而非晶体内部物质微粒摆列是不规则的C．晶体内部的微粒是静止的，而非晶体内部的物质微粒在不断地运动着D．在物质内部的各个层面上，微粒数相等的是晶体，微粒数不等的是非晶体E．非晶体在不同直线上微粒的个数大概相等，所以在物理性质上表现为各向同性【分析】同种物质也可能以晶体或非晶体两种不同形式出现，所以A正确；晶体和非晶体在微观构造上的差异决定了它们在宏观性质上的不同，所以 B 正确；不论是晶体仍是非晶体，构成物体的微粒永久在做热运动，所以C是错的；非晶体没有层面，也就谈不到什么层面的问题，即便是晶体各个层面的微粒数也不必定相等，所以 D 也是错的， E 正确．【答案】ABE1．单晶体拥有各向异性是因为沿不同方向微粒的摆列及物质构造状况不同．2．晶体拥有确立的熔点是因为晶体拥有规则的摆列构造．3．同种物质有几种不同的晶体是因为物质微粒摆列的空间构造不同．半导体1．半导体：导电性能介于导体与绝缘体之间的物质．2．电阻率：表示资料的导电性能；电阻率ρ 由资料的自己性质决定，而与形状没关；Sρ＝l R.3．分类： N 型半导体和P 型半导体．4．二极管：把N 型半导体和P 型半导体经过必定的技术手段联合在一同，形成PN结；二极管拥有单导游电的特征．5．三极管拥有放大信号或开关电流的作用．6．各样特别性能的半导体器件(1)光敏电阻：是利用半导体资料在光照条件下，其电阻率快速降落的半导体器件．(2)热敏电阻：是利用半导体资料在温度变化时，其电阻率快速改变的半导体器件；电阻值随温度高升而减小的叫负温度系数热敏电阻，电阻值随温度高升而增大的叫正温度系数热敏电阻．(3) 发光二极管：是通电后能发光的半导体器件，简称LED.[再判断 ]1．在极低的温度下，纯净的半导体还能很好地导电．( ×)2．在有光照耀时，有的半导体能够导电．( √)3．掺入必定杂质后，半导体的导电性能必定会变差．( ×)[后思虑 ]在高分子合成资料，新式无机非金属资料、复合资料、光电子资料及金属资猜中，能用作半导体的资料的有哪些？【提示】新式无机非金属资料和光电子资料．1．影响半导体导电性能的要素：温度、光照、掺入杂质．2．半导体的单导游电性的微观机理( 以硅为例 )(1)N 型半导体：以自由电子参加导电的半导体掺入杂质后形成的半导体．(2)P 型半导体：以空穴参加导电的半导体掺入杂质后形成的半导体．(3)PN 结： P 型半导体端为晶体二极管的正极，N 型半导体端为晶体二极管的负极．3．二极管的单导游电性(1) 二极管的符号是，接入电路时“＋”与电源正极相连，表示加正向电压，此时二极管导通，正向电阻很小．(2)二极管加反向电压时，电阻很大，但往常仍会有很小的电流，叫做漂移电流．7．半导体就是导电性能介于导体和绝缘体之间的物质，以下对于其导电性能的说法中正确的选项是 ()A．半导体导电性能介于导体和绝缘体之间，性能稳固B．在极低的温度下，纯净的半导体像绝缘体同样不导电C．在较高温度时，半导体的导电性能会大大加强，甚至靠近金属的导电性能D．半导体中掺入杂质后，其导电性能会减弱E．半导体中掺入杂质后，其导电性能会加强【分析】半导体的导电性能受温度、光照及掺入杂质的影响，故 A 错误， B、 C正确；掺入杂质后半导体的导电性能会大大加强，故D错误， E 正确．【答案】BCE8．阅读下边的短文，回答以下问题．导体简单导电，绝缘体不简单导电．有一些资料，导电能力介于导体和绝缘体之间，称作半导体，除了导电能力外，半导体有很多特别的电学性能，使它获取了多方面的重要应用．有的半导体，在受热后电阻快速减小；反之，电阻跟着温度的降低而快速增大．利用这种半导体能够做成体积很小的热敏电阻．热敏电阻能够用来丈量很小范围内的温度变化，反应快，并且精度高．(1)假如将热敏电阻与电源、电流表和其余元件串连成一个电路，其余要素不变，只需热敏电阻所在地区的温度降低，电路中电流将变________( 选填“大”或“小” ) ．(2)上述电路中，我们将电流表中的电流刻度换成相应的温度刻度，就能直接显示出热敏电阻邻近的温度．假如刻度盘正中的温度刻度值为20 ℃( 如图 3-1-3甲所示)，则25℃的刻度值应在20 ℃的 ________边 ( 选填“左”或“右” ) ．(3) 为了将热敏电阻搁置在某蔬菜大棚内检测大棚内温度的变化，请用图3-1-3 乙中的器械 ( 可增添元件 ) 设计一个电路．图 3-1-3【分析】温度高升，热敏电阻阻值变小，电流变大，指针右偏；很明显，热敏电阻与电流表应是互相影响，所以它们之间应串连．【答案】(1) 小(2) 右(3) 以下图- 让每一个人同等地提高自我热敏电阻在温度变化时，其电阻能快速改变，故能够用它来丈量很小范围内的温度变化.。
高中物理第三章固体和液体第1节晶体和非晶体第2节半导体教科
12/10/2021
第二十五页，共三十页。
一光敏电阻和一用电器串联后 接在一电源上，如图所示，当电路中的 光敏电阻受到光照射时，用电器 ________正常工作，当光敏电阻不受光 照射时，阻值__________，电流________，用电器________工作． [解析] 一般光敏电阻的阻值，不受光照射时是受光照射时的 100～1 000 倍，电路中的光敏电阻受光照射时，电流相当强， 用电器可以正常工作，而光敏电阻不受光照射时，阻值增大， 电流减弱，用电器停止工作．体管、集成电路 (1)半导体二极管：具有单_向__(_dā_n_xi_àn_ɡ_) ______导电性，可将交流电变
成直流电． (2)三极管：具有_放__大__(f_àn_g_dà_)______信号或开、关电流的作用．
(3)集成电路：用来对信息进行存储、处理、控制和显示．
其导电性能剧增
12/10/2021
第二十三页，共三十页。
2.半导体元件的类型及特点 (1)类型：用半导体材料制造的半导体二极管、发光二极管、热 敏电阻、三极管及集成电路等均属半导体元件． (2)特点 ①半导体二极管 a．半导体二极管具有单向导电性，即仅允许电流由一个方向通 过元件．说明符号 中的三角形可看似指向的箭头，表示电流只 能沿这个方向流动．符号的左端为正极，右端为负极． b．半导体二极管的应用：检波、鉴频、限幅、电源设备的整流 电路、电源供给电路中的稳压等均应用了半导体二极管． ②发光二极管：是半导体二极管中的一种．主要用作指示灯， 如家用电器上的电源指示灯．
12/10/2021
第十七页，共三十页。
(多选)下列叙述中错误的是( ) A．晶体的各向异性是由于它的微粒按空间点阵排列 B．单晶体具有规则的几何外形是由于它的微粒按一定规律排列 C．非晶体有规则的几何形状和确定的熔点 D．石墨的硬度比金刚石差得多，是由于它的微粒没有按空间点 阵分布 [解析] 晶体内部微粒排列的空间结构决定着晶体的物理性质 不同；也正是由于它的微粒按一定规律排列，使单晶体具有规 则的几何形状．石墨与金刚石的硬度相差甚远是由于它们内部 微粒的排列结构不同，石墨的层状结构决定了它的质地柔软， 而金刚石的网状结构决定了其中碳原子间的作用力很强，所以 金刚石有很大的硬度． [答案] CD
半导体物理知识点及重点习题总结
基本概念题：第一章半导体电子状态1.1 半导体通常是指导电能力介于导体和绝缘体之间的材料，其导带在绝对零度时全空，价带全满，禁带宽度较绝缘体的小许多。
1.2能带晶体中，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。
1.2能带论是半导体物理的理论基础，试简要说明能带论所采用的理论方法。
答：能带论在以下两个重要近似基础上，给出晶体的势场分布，进而给出电子的薛定鄂方程。
通过该方程和周期性边界条件最终给出E-k关系，从而系统地建立起该理论。
单电子近似：将晶体中其它电子对某一电子的库仑作用按几率分布平均地加以考虑，这样就可把求解晶体中电子波函数的复杂的多体问题简化为单体问题。
绝热近似：近似认为晶格系统与电子系统之间没有能量交换，而将实际存在的这种交换当作微扰来处理。
1.2克龙尼克—潘纳模型解释能带现象的理论方法答案：克龙尼克—潘纳模型是为分析晶体中电子运动状态和E-k关系而提出的一维晶体的势场分布模型，如下图所示利用该势场模型就可给出一维晶体中电子所遵守的薛定谔方程的具体表达式，进而确定波函数并给出E-k关系。
由此得到的能量分布在k空间上是周期函数，而且某些能量区间能级是准连续的（被称为允带），另一些区间没有电子能级（被称为禁带）。
从而利用量子力学的方法解释了能带现象，因此该模型具有重要的物理意义。
1.2导带与价带1.3有效质量有效质量是在描述晶体中载流子运动时引进的物理量。
它概括了周期性势场对载流子运动的影响，从而使外场力与加速度的关系具有牛顿定律的形式。
其大小由晶体自身的E-k关系决定。
1.4本征半导体既无杂质有无缺陷的理想半导体材料。
1.4空穴空穴是为处理价带电子导电问题而引进的概念。
设想价带中的每个空电子状态带有一个正的基本电荷，并赋予其与电子符号相反、大小相等的有效质量，这样就引进了一个假想的粒子，称其为空穴。
它引起的假想电流正好等于价带中的电子电流。
单晶定向原理
单晶定向原理引言：单晶定向是材料科学中的重要概念，它指的是材料晶体内部的原子排列具有一定的规律性。
单晶定向原理是研究单晶定向现象的基础理论，对于材料的性能和应用具有重要意义。
本文将从原子结构、单晶定向的类型、形成机制以及应用领域等方面介绍单晶定向原理。
一、原子结构在了解单晶定向原理之前，我们首先需要了解材料的晶体结构。
晶体是由原子或分子周期性排列形成的固体，其内部结构具有一定的对称性。
晶体结构由晶格和基元组成，晶格是由无限多个重复单元构成的，而基元则是晶体的最小结构单位。
二、单晶定向的类型单晶定向可以分为两种类型：取向和取向度。
取向是指晶体内部原子或离子在空间中具有一定的排列规律。
而取向度是描述晶体内部取向程度的参数，是衡量单晶定向程度的指标。
取向度的数值范围从0到1，数值越接近于1，代表单晶定向程度越高。
三、单晶定向的形成机制单晶定向的形成机制主要有两种：外力作用和晶体生长。
外力作用是指外界施加的力对晶体内部原子排列的影响。
例如，拉伸力会导致晶体中的原子沿着拉力方向排列有序，形成取向。
晶体生长是指晶体从熔融状态或溶液中生长出来，并在生长过程中形成一定的取向。
晶体生长过程中，晶体的取向度会随着生长条件的改变而发生变化。
四、单晶定向的应用领域单晶定向在材料科学领域有广泛的应用。
首先，单晶定向可以用于制备高纯度材料。
高纯度材料对于一些特殊的应用领域非常重要，例如半导体产业和光电子技术。
其次，单晶定向可以用于改善材料的力学性能。
通过调控材料的取向度，可以使材料具有更好的力学性能，提高其强度和硬度。
此外，单晶定向还可以用于制备单晶材料的多晶化。
通过控制多晶材料中晶粒的取向，可以使材料具有均匀的力学性能，提高其可塑性和韧性。
结论：单晶定向原理是材料科学中的重要概念，对于材料的性能和应用具有重要意义。
通过了解原子结构、单晶定向的类型、形成机制以及应用领域等方面的知识，我们可以更好地理解和应用单晶定向原理。
在未来的研究和应用中，我们可以进一步探索单晶定向原理，以实现更好的材料性能和应用效果。
晶体定向仪培训PPT课件
2021/7/22
11
▪ 定向的目的及定向原理
2021/7/22
12
定向的目的：
▪ 定向：通常是测定被测晶体不同部位与该 晶体的结晶几何参数间的关系
▪ 应用目的：晶体各向异性，根据使用目的 要求，选用最佳性能的方位。
2021/7/22
13
定向原理
·
· · · ·· · · · ··
布拉格公式：2dsinθ=nλ（n=1,2,3…）
2021/7/22
5
布拉维系----七大晶系
2021/7/22
6
生产线上常见晶系
立方晶系
2021/7/22
边长: a=b=c 夹角: = = =900 实例: YAG
7
边长:a=bc 夹角: = = =900 实例: YVO4
四方晶系
2021/7/22
8
边长:a bc 夹角: = = =900 实例: KTP，LBO
使之满足使用要求的工艺过程。
2021/7/22
24
举例：光轴与基准边（面）成67.5度的产品定向，此时基准面与C
面（C轴和C面垂直）成22.5度：
2021/7/22
25
个人观点供参考，欢迎讨论
晶体定向原理及定பைடு நூலகம்仪结构
2021/7/22
1
定向原理及定向仪结构
▪ 1.晶体结构 ▪ 2.定向的目的及定向原理 ▪ 3.定向仪结构 ▪ 4.特殊例子回顾
2021/7/22
2
晶体结构
2021/7/22
3
▪ 选任意一个阵点作为原点，三个不共面的矢量a， b和c作 为坐标轴的基矢，这三个矢量得以确定一个平行六面体如
下：