所谓的施主能带Ed,指掺杂后能多给出一个电子。对于掺杂半导体,电子和空穴大多数是由杂质来提供的。能够提供电子的杂质称为施主;能够提供空穴的杂质称为受主。施主的能级处在靠近导带底的禁带中;受主的能级处在靠近价带顶的禁带中。
因为施主的电子很容易跑掉而变成自由电子,所以,他的能带在比导带低一点点。
而受主则反之。
因此,会有能带结构图上的那种结构。
1.波尔兹曼统计与价带和导带上电子的分布状态并不能形成因果关系。也就是说价带和导带上的电子数量的多少并不是由波尔兹曼统计所左右的。他们与半导体的掺杂浓度、温度、半导体的导电类型有关。半导体是N型还是P型与其本身和掺杂的材料有关,大体上可以理解为,掺入施主杂质多则为N型,受主杂质多则为P型。
波尔兹曼统计是在不满足费米分布的量子态上适用的载流子统计分布。
“价带上电子基本上是满的,而导带上基本上是没有电子”----它的前提是在绝对零度时,可以这样认为。
2.单纯对于N或者P,半导体的导电本质是少数载流子导电,导带电子与价带空穴分别是导带和价带中的少子,它们决定了半导体的导电特性,所以在研究过程中多数只考虑少子。
3.产生与复合是两个相对的过程。例如:在平衡状态下,半导体内的电子-空穴的产生与复合保持着动态平衡,宏观电流为零。
4.你需要读懂《半导体物理》中空穴的定义。粗略的理解:导带中的每一个电子对应于价带中的一个空穴,它们都是带电粒子;而其他量子态则是电子-空穴对的状态,是不带电的。
这两个概率分别表示量子态被电子和空穴占据的概率,而不是电子和空穴出现的概率。主语不同。
需要注意的是,在特定情况下,不只是允带中才会出现电子和空穴,禁带中也会出现。如果继续学《半导体物理》,你会在接下来的章节中了解到。
希望对你有所帮助。
声子就是“晶格振动的简正模能量量子。”对此,我们可以更详细地予以解释。在固体物理学的概念中,结晶态固体中的原子或分子是按一定的规律排列在晶格上的。在晶体中,原子并非是静止的,它们总是围绕着其平衡位置在作不断的振动。另一方面,这些原子又通过其间的相互作用力而连系在一起,即它们各自的振动不是彼此独立的。原子之间的相互作用力一般可以很好地近似为d性力。形象地讲,若把原子比作小球的话,整个晶体犹如由许多规则排列的小球构成,而小球之间又彼此由d簧连接起来一般,从而每个原子的振动都要牵动周围的原子,使振动以d性波的形式在晶体中传播。这种振动在理论上可以认为是一系列基本的振动(即简正振动)的叠加。当原子振动的振幅与原子间距的比值很小时(这在一般情况下总是固体中在定量上高度正确的原子运动图象),如果我们在原子振动的势能展开式中只取到平方项的话(这即所谓的简谐近似),那么,这些组成晶体中d性波的各个基本的简正振动就是彼此独立的。换句话说,每一种简正振动模式实际上就是一种具有特定的频率ω、波长λ和一定传播方向的d性波,整个系统也就相当于由一系列相互独立的谐振子构成。在经典理论中,这些谐振子的能量将是连续的,但按照量子力学,它们的能量则必须是量子化的,只能取hω的整数倍,即En=(n+1/2)hω(其中1/2hω为零点能)。这样,相应的能态En就可以认为是由n个能量为hω的“激发量子”相加而成。而这种量子化了的d性波的最小单位就叫声子。声子是一种元激发。
因此,声子用来描述晶格的简谐振动,是固体理论中很重要的一个概念。按照量子力学,物体是由大量的原子构成,每种原子又都含有原子核和电子,因此固体内存在原子核之间的相互作用、电子间的相互作用还有原子核与电子间的相互作用。电子的运动规律可以用密度泛函理论得到,那么原子核的运动规律就用声子来描述。当然这两个理论(密度泛函和声子)都是近似的,因为解析的严格解到目前为止还没有得到。而要严格的按照多体理论来描述这么大量的原子和电子组成的系统,无论解析还是数值模拟都是一个未知数。
声子是简谐近似下的产物,如果振动太剧烈,超过小振动的范围,那么晶格振动就要用非简谐振动理论描述。
声子并不是一个真正的粒子,声子可以产生和消灭,有相互作用的声子数不守恒,声子动量的守恒律也不同于一般的粒子,并且声子不能脱离固体存在。声子只是格波激发的量子,在多体理论中称为集体振荡的元激发或准粒子。
声子发射
英文名称:Aconstic emission,AE
中文名称:声子发射
日本名称:(えいい一),アコースティックエミッション
说明:在材料裂纹的端部,随裂纹的扩展,会发射出各种频率的d性波,它被称之为声发射。用压电变换元件检测此时发出的d性波,可测定有无裂纹以及断裂的开始,断裂源的位置等。
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