半导体中电子状态用什么函数来描述,其物理意义是什么?

半导体中电子状态用什么函数来描述,其物理意义是什么?,第1张

费米分布函数,就是那个抛物线的图像,F(E)=1/[1+exp((E-Ef)/kt)]

这是一个概率分布,当能量为跟Ef一样的时候,刚好就是分布概率为二分之一,所以你知道E就好了,但是导带和价带是不一样的,你最好还是看看书吧说起来很复杂。

费米能级Ef

就一个由费米子组成的微观体系而言,每个费米子都处在各自的量子能态上。现在假想 把所有的费米子 从这些量子态上移开。之后再把这些费米子按照一定的规则(例如泡利原理等)填充在各个可供占据的量子能态上,并且这种填充过程中每个费米子都占据 最低的可供占据的量子态。最后一个费米子占据着的量子态 即可粗略理解为费米能级。 虽然严格来说,费米能等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势;但是在半导体物理和电子学领域中,费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。一般来说,“费米能级"这个术语所代表的含义可以从上下语境中判断。

费米子可以是电子、质子、中子(自旋为半整数的粒子)

对于金属,绝对零度下,电子占据的最高能级就是费米能级。

费米能级的物理意义是,该能级上的一个状态被电子占据的几率是1/2。

费米能级在半导体物理中是个很重要的物理参数,只要知道了它的数值,在一定温度下,电子在各量子态上的统计分布就完全确定了。它和温度,半导体材料的导电类型,杂质的含量以及能量零点的选取有关。

n型半导体费米能级靠近导带边,过高掺杂会进入导带。 p型半导体费米能级靠近价带边,过高掺杂会进入价带。

将半导体中大量电子的集体看成一个热力学系统,可以证明处于热平衡状态下的电子系统有统一的费米能级。

金属功函数:金属内部逸出到表面真空所需最小能量 半导体功函数:E0与费米能级的差 电子亲和能 使导带底的电子逸出体外所需最小能量 WSe2为P型半导体 半导体费米能级高于金属的费米能级 接触后,金属和半导体的费米能级相同,半导体的导带电子流向金属 电荷的流动在半导体表面形成正的空间电荷区(因为电子溜走了嘛) 那么半导体表面 和内部就会存在电势差,就是表面势Vs 接触电势差分布在空间电荷区和金属半导体表面间,当紧密接触时主要分布在空间电荷区 势垒高度为-qVs


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