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我以前给大学写课程描述的时候也翻译的累的要死。。。中国课程名称都太specific了
如果学过量子力学、热力学与统计物理的话,简并与非简并就很好理解了
简并有两种:①能级的简并、②状态的简并,半导体中的简并具有这两方面的意义(但是一般半导体基础的书上只将第二个作为定义),简单来说:
能级的简并就是微粒运动状态不同,但是能量(能级)一样;非简并就是每个不同运动状态的微粒具有不同的能量。
量子力学中,解薛定谔方程能够得到一些相应的量子数,这些量子数能描述微粒的运动状态,比如:氢原子中的电子有:主量子数n、角量子数l、磁量子数m、自旋量子数s、自旋磁量子数ms(s是下标),拥有不同量子数的电子说明运动状态不同。在没有外加磁场的情况下,电子的能量只和n有关,而和其他4个量子数无关,但是同一个n下有n²种运动状态(量子力学或者原子物理中的相关结论),我们就说能级En是n²度简并的,表示同一个能级En下电子最多可以有n²种运动状态。
对于线性谐振子来说,n与能级是一一对应的,所以线性谐振子是非简并系统。
需要指出的是,有些简并能级在特殊情况下会变为非简并的,比如电子在磁场中由于磁量子数的变化,能级会分裂(塞曼效应)。
状态的简并就是同一运动状态可以容纳很多微粒的系统,非简并就是每一个状态与微粒都一一对应的系统。
在统计物理中,根据微观系统的状态数,可分为三种系统:玻尔兹曼系统、费米系统、波色系统。前两个就是对应于简并与非简并的系统;波色系统更加特别,主要是自旋量子数为零的粒子(比如光子)构成的系统。去年(2013年)诺贝尔物理学奖研究的“上帝粒子”就是一种波色子。
对于半导体,简并与非简并的特性主要表现在导带底Ec与费米能级Ef大小关系上,人们一般约定:
Ec-Ef<=0 简并,这需要掺杂浓度很高很高,或者温度很低,一般的金属都是简并材料;
0<Ec-Ef<=2KT 弱简并,有时弱简并态也归为非简并态;
Ec-Ef>2KT 非简并,这时费米能级一般在禁带中间左右。
本征半导体的费米能级就是在禁带中间,即Ef=1/2(Ec-Ev)
以上纯属自己观点,本人也正在学半导体物理基础,只不过学过理论物理四大力学,另外,参考http://wenku.baidu.com/link?url=SxqQD_H-big93aq6Pyeo_TSOS2j91WDOgeyVKCijbwmR-pWpMDzgYRYc1jwMFzOycvU57gwZWedc5uSdNXKdjWq9vmwWMq11tE1CyLDxzH7
我将其中的2、3、点归为状态的简并。
费米能级不随掺杂而发生位置变化的效应,称为费米能级的钉扎效应(Pinning effect)。费米能级钉扎效应是半导体物理中的一个重要概念。
费米能级,温度为绝对零度时固体能带中充满电子的最高能级。常用EF表示。对于固体试样,由于真空能级与表面情况有关,易改变,所以用该能级作为参考能级。电子结合能就是指电子所在能级与费米能级的能量差。
扩展资料
Fermi能级钉扎效应的影响
在这种效应起作用的时候,向半导体中即使掺入很多的施主或者受主,但由于Fermi能级不能移动,则这些杂质都不能被激活(即不能提供载流子),故也不能改变半导体的型号,也因此难于通过杂质补偿来制作出pn结。
在半导体表面或者界面中,如果出现了Fermi能级钉扎效应的话,那么半导体表面能带弯曲的情况将变得较复杂。
参考资料来源:百度百科-费米能级
参考资料来源:百度百科-费米钉扎
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