浙江大學(xué)浙江大學(xué)高無機(jī)半導(dǎo)體原子軌道與晶晶體中電子共有化運(yùn)的能級(jí)上，形成電子殼層（1s；2s,2p;3s,3p,3d；4s…原子軌道與原子軌道（能量的高低）1s,2s,2p3s,3p4s,3d(PauliExclusionPrinciple)化合物形成化學(xué)鍵（分子軌道 能帶的1.帶的形....原子中核外電子在原子軌道上運(yùn)動(dòng)并處于不同的分立能級(jí)上，當(dāng)N個(gè)原相接近形成晶體時(shí)將發(fā)生原子軌道的交疊并產(chǎn)生能現(xiàn)象，量子理論證明N個(gè)原子中原先能量值相同的能級(jí)（如各原子的2s能級(jí)）將成N個(gè)能量各相同的能級(jí)；但的各能級(jí)能量差值不大．由于固體中原子數(shù)N很大（1 續(xù)分布，即形成有一定寬度的能帶 能帶中所有能級(jí)（能態(tài)energystates）都已被電子填滿則稱為滿帶，能帶各能態(tài)尚無電子填充，則稱為空帶能帶結(jié)構(gòu)示分子能級(jí)（化學(xué)鍵）到能帶（物理 能帶結(jié)構(gòu)(電子和空穴半導(dǎo)體能帶-導(dǎo)帶與 金屬、半導(dǎo)體與絕緣體的能帶結(jié)空空滿 本征與非本本征半導(dǎo)體：不含有摻雜原子的純的半導(dǎo)體材料，其導(dǎo)電性能（載流子數(shù)量）決定要材料本身，電子與空穴的數(shù)量（濃度）相等，來源于晶格缺陷或者電tocrystallographicdefectsorelectronexcitationtocrystallographicdefectsorelectronexcitation本征與非本征半導(dǎo)Intrinsicandextrinsic本征與非本征半導(dǎo)Intrinsicandextrinsic半導(dǎo)體類型與基本熱熱力學(xué)溫度0C徐明生 費(fèi)米一定能量（E）的能級(jí)（電子）態(tài)被電子占據(jù)的一定能量（E）的能級(jí)（電子）態(tài)被空穴占據(jù)的n(p)是在一定條件下（溫度）是導(dǎo)帶（價(jià)帶）邊的電子（空穴）濃度Nc(Nv)是導(dǎo)帶（價(jià)帶）在滿帶時(shí)的有效電子（空穴）濃度本征半導(dǎo)體Fermi本征半導(dǎo)體載流子濃度費(fèi)米能級(jí)（EF）僅是費(fèi)米-狄拉克函數(shù)的一個(gè)參數(shù)，而不真正存在，但很重非本征半導(dǎo)體費(fèi)米本征半導(dǎo)半導(dǎo)體保持電中性條件，施主和受主完全離nn(pn)為多子的濃摻雜濃度往往遠(yuǎn)大于本征載流子濃度在摻雜濃度不太多是，仍舊費(fèi)米能級(jí)適合麥克斯維-波爾斯曼統(tǒng)自由電子和空穴Ei為本征費(fèi)米能n-型半導(dǎo)體p-型半導(dǎo)體由于凈摻雜的雜質(zhì)濃度遠(yuǎn)大于本征載流子的濃非本征非本征半 n施 p-型半受 補(bǔ)償半 半導(dǎo)體 非平衡載流子的產(chǎn)生光激熱激光激 光吸收與發(fā)射（光非平衡載流直接復(fù)合：電子在導(dǎo)帶和價(jià)帶之間的直接躍遷，引起電子和空穴的直接復(fù)間接復(fù)合：電子和空穴通過禁帶的能級(jí)（復(fù)合中心）進(jìn)行復(fù)合載流子復(fù)合時(shí)，一定要釋放出多余的能量，主要有三種發(fā)射光子，伴隨復(fù)合有發(fā)光現(xiàn)象，稱為輻射復(fù)合發(fā)射聲子，載流子將多余的能量傳給晶格，加強(qiáng)晶格振動(dòng)將能量傳給其它載流子，增加它們的動(dòng)能，成為俄歇復(fù)合直接 間接 直接帶隙與間接帶能量與（簡(jiǎn)約布里淵區(qū)輻射躍遷：半導(dǎo)體中的電子可以吸收一定能量的光子而被激發(fā)。處于激非輻射躍遷載流子復(fù)合-發(fā)光應(yīng)非輻射徐明生 載流子的漂移運(yùn)動(dòng)和遷移牛頓第二平均碰撞時(shí)間（col）；或考慮為散射機(jī)制如晶平均碰撞時(shí)間（col）；或考慮為散射機(jī)制如晶電電電荷擴(kuò)散與 電流的電 電荷的定向運(yùn)動(dòng)，形成電 歐姆 聚合-bondandsp2hybridized 碳的sp2將s,px 碳原子的雜ThepThepzelectronerendicularto 絕緣體聚聚乙烯（飽和聚合物Schematicdiagramofsp3hybridedcarbonandthestructureof 共軛聚聚乙炔（polyacetylene半導(dǎo)體3個(gè)共面的鍵，第四個(gè)電子占據(jù)pz軌道，垂直于三個(gè)鍵所電子受到相鄰碳原子核的吸引，而在聚合物 共軛聚合物中電荷共軛聚合物的能帶Banddiagramfor-conjugatedFormedfromthesp2wavefunctionsbetweenadjacentcarbonatomsOriginatingfromthepz-bondsaretheoriinofthe roertiesthatcharacterizeconjugatedpolymersassemiconductor.Intheone-electronapproximation,thenumberofsub--bandsisdeterminedbythenumberofcarbonatomsintherepeatunitofthepolymer.徐明生 聚乙炔半聚乙thefirstsemiconductingtrans-

Convertedbycis-Twocarbonatomsintherepeatandthusthe-bandissplitintotwosub-bands(fullyoccupied-andempty*-bands).Eg=1.8

Fourcarbonatomsintherepeatunit,andthusthe-bandissplitintofoursub-bands(2-and2unoccupied*-bands).LUMO-thelowestunoccupiedorbital(*-HOMO-thehighestoccupiedorbital(-徐明生 經(jīng)典聚合物半導(dǎo)體聚噻聚（2,5）聚芴（發(fā)藍(lán)光材料 徐明生HYPERLINK"http://m/gr