半导体物理习题及答案

半导体物理习题及答案

复习思考题与自测题

1.原子中的电子与晶体中电子受势场作用情况以及运动情况有何不同, 原子中内层电子与外层

电子参与共有化运动有何不同。

答:原子中的电子就是在原子核与电子库伦相互作用势的束缚作用下以电子云的形式存在,没有

一个固定的轨道;而晶体中的电子就是在整个晶体内运动的共有化电子,在晶体周期性势场中运动。

当原子互相靠近结成固体时,各个原子的内层电子仍然组成围绕各原子核的封闭壳层,与孤立原

子一样;然而,外层价电子则参与原子间的相互作用,应该把它们瞧成就是属于整个固体的一种新的运动状态。组成晶体原子的外层电子共有化运动较强,其行为与自由电子相似,称为准自由电子,而内层电子共有化运动较弱,其行为与孤立原子的电子相似。

2、描述半导体中电子运动为什么要引入"有效质量"的概念, 用电子的惯性质量描述能带中电子运动有何局限性。

答:引进有效质量的意义在于它概括了半导体内部势场的作用,使得在解决半导体中电子在外力

作用下的运动规律时,可以不涉及半导体内部势场的作用。惯性质量描述的就是真空中的自由电子质量,而不能描述能带中不自由电子的运动,通常在晶体周期性势场作用下的电子惯性运动,成为有效质量

3、一般来说, 对应于高能级的能带较宽,而禁带较窄,就是否如此,为什么?

答:不就是,能级的宽窄取决于能带的疏密程度,能级越高能带越密,也就就是越窄;而禁带的宽窄取决于掺杂的浓度,掺杂浓度高,禁带就会变窄 ,掺杂浓度低,禁带就比较宽。

4、有效质量对能带的宽度有什么影响,有人说:"有效质量愈大,能量密度也愈大,因而能带愈窄、就是否如此,为什么?

答:有效质量与能量函数对于K的二次微商成反比,对宽窄不同的各个能带,1(k)随k的变化情况不同,能带越窄,二次微商越小,有效质量越大,内层电子的能带窄,有效质量大;外层电子的能带宽,有效质量小。

5、简述有效质量与能带结构的关系;

答:能带越窄,有效质量越大,能带越宽,有效质量越小。

6、从能带底到能带顶,晶体中电子的有效质量将如何变化?外场对电子的作用效果有什么不同; 答:在能带底附近,电子的有效质量就是正值,在能带顶附近,电子的有效质量就是负值。在外电F

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