半导体常见的晶体结构

决定半导体材料的基本物理特性，即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说，晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵，通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样，点阵就成网格，称为晶格。由于晶格的周期性，可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元，来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元，格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性，称为原胞。结晶学取较大的重复单元，格点不仅在顶角上，还可在体心和面心上，这样的重复单元既反映晶格的周期性，也反映了晶体的对称性。

常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种，如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构，金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是，金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体

对角线的1/4方向套构，而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种，而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同，但在同一晶面或同一晶向上，两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系，其中硫原子呈六方密堆集，而锌原子则占据四面体间隙的一半，与闪锌矿相似，它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中，次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°，而在纤锌矿型中，则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近，会增强正负离子的相互吸引作用，因此，纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。

硅不是电子的导体,因为在硅中,由3s和3p原子轨道组成的成键分子轨道能带和等量反键分子轨道能带在能量上有很大的差距.在含有N个原子的晶体中有4N个分子轨道,其中有2N个成键轨道.4N个价电子将填充到2N个成键轨道中；而金属的导电性要求能带不能被充满.

硅是一种半导体,单晶硅本身不导电的,要掺杂,要掺杂P或者B,形成空穴,得到N型或者P型半导体.它掺杂后主要形成两种半导体结构：

P型半导体：在纯净的硅晶体中掺入三价元素（如硼）,使之取代晶格中硅原子的位子,形成P型半导体.在P型半导体中,空穴多于自由电子.N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入Ⅴ族元素（如磷、砷、锑等）,使之取代晶格中硅原子的位置,形成了N型半导体.这类杂质提供了带负电（Negative）的电子载流子,称他们为施主杂质或n型杂质.在N型半导体中,自由电子多于空穴.

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