半导体有些什么性质(效应)?

半导体五大特性∶电阻率特性，导电特性，光电特性，负的电阻率温度特性，整流特性。 ★在形成晶体结构的半导体中，人为地掺入特定的杂质元素，导电性能具有可控性。 ★在光照和热辐射条件下，其导电性有明显的变化。 晶格：晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵，称为晶格。 共价键结构：相邻的两个原子的一对最外层电子（即价电子）不但各自围绕自身所属的原子核运动，而且出现在相邻原子所属的轨道上，成为共用电子，构成共价键。

把电荷视为连续的电荷分布在一个区域空间而不是只在一个电荷点上。根据查询相关公开信息显示，x线球管中空间电荷效应的概念是把电荷视为连续的电荷分布在一个区域空间而不是只在一个电荷点上，是半导体中的空间电荷及其相应的空间电荷效应，是一个重要的基本概念。空间电荷包含有电离的施主、受主杂质中心的电荷以及载流子的电荷。

镶嵌于介质中的半导体纳米颗粒，当它们的尺寸为量子尺寸(即可以与半导体块材料中束缚激子的玻尔半径相比较)时，存在着对电子结构的空间量子限制效应。这种效应表现在三个方面〔3〕：第一，在接近布里渊区中心处，不存在价带或导带；第二，空间限制项加在带能量上，块材带隙光学吸收和带-带跃迁大大地减少；第三，电子和空穴的波函数总是在相当大的程度上交迭着，且可因库仑相互作用而形成激子。激子的运动除了受到半导体纳米晶体本身的空间量子限制之外，还受到周围介质的势垒的限制作用(总称量子限制效应作用)。镶嵌于介质中的半导体纳米颗粒有着相当大的比表面积，这将有利于增强表面的复合，减小激子的寿命。但这种材料的界面相当复杂，存在着大量的缺陷(载流子俘获中心)。在强量子限制下，1s电子波函数和1s空穴波函数在接近纳米晶体表面或晶体表面之下有相当大的数值，这将引起这些波函数和缺陷态波函数之间的重叠，因此这些电子和空穴很容易被缺陷所俘获而形成俘获态。表面的复合、被俘获的载流子和激子之间的相互作用、激子与激子间的相互作用，通常是这种材料中激子弛豫过程的主要机制。在超短共振强激光脉冲的作用下，半导体纳米材料中将产生大量的非平衡光生载流子，这些载流子将经历相当短暂的(飞秒量级)能量弛豫、退相等弛豫过程而形成了激子态和俘获态。接着是激子的复合辐射(或无辐射复合)和俘获态的弛豫。俘获态的存在是影响激子的寿命和光学行为，从而影响材料的非线性光学性质的首要机制〔4〕。浅俘获态的弛豫一般为亚皮秒到几皮秒。深俘获态的弛豫一般约为十几皮秒到几百皮秒。减小俘获态的弛豫时间，是提高光子器件工作速度的关键。

3 量子限制效应对载流子(激子)寿命的影响

半导体/介质纳米颗粒镶嵌材料中，激子的运动是准零维的。量子限制效应的强弱，随颗粒的大小变化而变化。对于Ⅳ、Ⅱ-Ⅵ、Ⅲ-Ⅴ族的半导体材料来说，当纳米颗粒的半径R小于激子的玻尔半径aB时，电子和空穴的波函数的迭加程度因空间范围小而增加，因而增加了受约束的跃迁的振子强度。理论计算表明，在忽略表面效应的条件下，振子强度f与晶粒的半径的三次方成反比〔5〕，即f∝R-3(对硅材料，P.F.Trwoga等人〔6〕的表达式为f∝D-2..25，其中，D为微粒的直径)。由此可见，粒径越小，f就越大，跃迁几率也就越大，因而，激子的弛豫过程(寿命τ)也就越短。大量实验结果证明，由于量子限制效应，载流子寿命从块材的纳秒量级下降到皮秒量级。如，J.Warnock和D.D.Awschalom〔7〕在T＝7.5K时，测得晶粒尺寸分别为9.4、10.6、13.3纳米的Cd(S,Se)材料的激子寿命分别为18、85、109皮秒。对于Ⅰ-Ⅶ族半导体材料(如CuBr、CuCl)来说，由于其激子的半径小于晶粒的半径，量子限制效应不明显，激子的寿命反而会随着粒径的增大而减小。但由于粒径太大会使激子间的相互作用减弱而使寿命增长，所以这些材料存在着激子寿命最小值的最佳粒子尺寸〔8〕。

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