关于窄禁带半导体介绍

[拼音]：zhaijindai bandaoti

[外文]：narrow gap semiconductor

按照固体的能带理论，半导体的价带与导带之间有一个禁带。在禁带较窄的半导体中，有一些物理现象表现得最为明显，最便于研究，因此把窄禁带半导体作为半导体的单独一类。但“窄”的界限并不严格，一般把禁带小于载流子室温热能(k T)的十倍，即小于0.26eV的半导体通称为窄禁带半导体。硫化铅 (PbS)的禁带大于此数，但由于它的性质类似于硒化铅(PbSe，0.165eV，4K)、碲化铅(PbTe， 0.190eV，4K)等，因而也把它归入窄禁带半导体类。

20世纪40年代开始研究窄禁带半导体 PbS，1952年H.韦尔克发现InSb，它是典型的窄禁带半导体，1957年E.O.凯恩的理论阐明了InSb类型的窄禁带半导体的能带结构。1959年起开始研究以HgTe和CdTe为基础的赝二元素中的窄禁带半导体，其中包括禁带宽度为零的半导体。以上发展与红外探测器的发展密切相关。除Hg1-xCdxTe系之外，近年来又发展了一系列赝二元系的窄禁带半导体，也都包括零禁带半导体，如Hg1-xCdxSe，MnxHg1-xTe，Pb1-xSnxTe和Pb1-xSnxSe等。

由于禁带窄，导带与价带的相互影响就比较严重，以致导带的电子能量E与波矢k的关系不再能用抛物线型来近似，而是比抛物线陡得多的曲线。又由于禁带窄，寻常温度下热激发的电子浓度高，费密能级很容易进入导带，必须用费密-狄喇克统计来处理电子输运过程。随着费密能级的升高，反映前述的E(k)的非抛物线型性质，电子的有效质量、不是常数而是逐渐增大。 对于闪锌矿结构的半导体(如InSb，Hg1-xCdxTe 等)导带底的电子有效质量近似与禁带宽度 Eg成正比。Eg愈小，也愈小，同时有效g因子g *也愈大。对于各种磁量子现象、与自旋有关的色散现象，这类半导体是最好的研究对象。