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半导体导带价带位置半导体导带价带位置研究:权威专家的解读

✍️ 作者:健身塑形 👁 阅读 2,358 💬 评论 36 ⏱ 阅读约 6 分钟

半导体导带价带位置半导体导带价带位置研究:权威专家的解读

本文目录

  1. 什么是价带?导带?禁带?
  2. 半导体中的价电子占有的能带是价带还是导带?
  3. 半导体导带上有没有电子?
  4. 什么是直接间隙半导体?
  5. 催化剂CB和VB指什么?

什么是价带?导带?禁带?

由于能带是由能级扩展而来,能带和能级一样,相互之间存在没有能级的间隔,这个间隔就是禁带,电子无法取到禁带中的能量。

当原子处于基态的时候,它的所有电子从最低能级开始依次向上填充。对于半导体,电子刚好填充到某一个能带满了,下一个能带全空。这些被填满的能带称为满带,满带中能量最高的一条称为价带。

由于电流的产生需要载流子发生定向运动,而价带中电子已经占据了所有可能的能级,绝大多数电子相邻位置上的态都已经被占据了,无法移动,所以价带中的电子可以认为是不导电的。

对于半导体,能量最高的一个价带,到能量更高的下一个能带之间有一个禁带,但是这个禁带的宽度(能量)不是很大,所以有一些电子有机会跃迁到下一个能带。由于这个能带几乎是空的,所以电子们跃迁到这个能带之后就可以自由地奔跑,这个能带就是导带。

(另外对于绝缘体,这个禁带宽度太大,基本上不可能有电子跃迁过去。对于金属,根本没有禁带,导带和价带直接重合了,既然最高的能带本身就不满那不需要跃迁就可以导电了。)

需要注意的是以上的能带图、导带、价带的说法都是以电子为基准的(能级越高电子能量越大),如果是针对空穴,就是在导带中不导电(导带中全是空穴……),在价带中能导电。所以我们把(半导体内),导带中的电子和价带内的空穴合称载流子。

半导体中的价电子占有的能带是价带还是导带?

价带中的电子被化学键束缚着,不能自由移动,因此不能称为载流子。当给予电子足够大得能量,摆脱化学键的束缚,也就认为电子进入导带了。也就是说导带和价带代表电子的能量状态的等级。

半导体导带上有没有电子?

半导体导带上没有电子。

半导体:根据能带理论,半导体在绝对零度时,因为导带中没有电子,在电场作用下不导电。但是当温度大于0K时,电子受热激发,从价带跃迁到导带,使导带产生自由运动的电子,而价带产生自由运动的空穴,它们统称为本征载流子,载流子的浓度大小决定了高纯半导体的导电性。

离子电导

从理论上说,没有缺陷的离子晶体是绝缘体,但实际的大多数离子晶体还是有低的电导率。

离子晶体中的电导主要为离子电导。离子电导是离子在电场作用下的定向扩散运动,分为两类。

(1)本征电导,也叫固有离子电导,是晶体点阵的离子由于热振动而离开了晶格,形成热缺陷。这种热缺陷无沦是离子还是空位都是带电的,都可作为离子电导载流子。

(2)杂质电导,由于杂质与基体间的键合弱,在较低的温度下杂质就可以运动,杂质离子载流子的浓度决定于杂质的数量和种类。

什么是直接间隙半导体?

直接带隙半导体材料就是导带最小值(导带底)和价带最大值(价带顶)在k空间中处于同一位置的半导体。电子要跃迁到导带上产生导电的电子和空穴(形成半满能带)只需要吸收能量。直接带隙半导体的重要性质:当价带电子往导带跃迁时,电子波矢不变,在能带图上即是竖直地跃迁,这就意味着电子在跃迁过程中,动量可保持不变——满足动量守恒定律。相反,如果导带电子下落到价带(即电子与空穴复合)时,也可以保持动量不变——直接复合,即电子与空穴只要一相遇就会发生复合(不需要声子来接受或提供动量)。

催化剂CB和VB指什么?

半导体粒子所具有的能带结构,一般是由填满电子的低能价带(VB)和高能导带( CB )构成,与一般的金属相比,它的能带是不连续的,价带( VB )和导带( CB )之间存在一个禁带。一般催化剂的半导体具有较大的禁带宽度,所以又被称为宽带隙半导体。常用半导体的禁带宽度是 TiO2(3.2ev)、NiO(3.5ev)、FeO(2.4ev)、HgO(1.9ev)、SnO(4.2ev)、CdSe(1.7ev)、GaN(3.44ev)、GaAs(1.42ev)等。

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