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mlcen

银虫 (正式写手)

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Originally posted by bdtlyh at 2010-1-15 17:28:
我谈谈我的看法,首先我觉得楼主对能带导电机理理解不是太透彻,以电子为例,满带不导电不是因为电子局域在格点上,而是因为电子分布满带,那么从K空间来看,K和-K方向分布是满对称的,两个空间电子运动速 ...

谢谢指正,我对半导体不熟悉。我关心的不是空穴而是电子,因为空穴是等效后的概念,在半导体中真正输运的是电子,是不是空穴掺到一定程度,价带上的电子将会离域化?

[ Last edited by mlcen on 2010-1-16 at 09:48 ]
11楼2010-01-16 09:47:24
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haode22

金虫 (正式写手)

引用回帖:
Originally posted by bdtlyh at 2010-1-15 17:28:

  

我谈谈我的看法,首先我觉得楼主对能带导电机理理解不是太透彻,以电子为例,满带不导电不是因为电子局域在格点上,而是因为电子分布满带,那么从K空间来看,K和-K方向分布是满对称的,两个空间电子运动速 ...

相当同意你的看法,我也只是能从能带的观点来解释半导体导电。有关量子及其他的理论,小弟还没去了解,所以比较同意你的能带观点的解释。
逐渐成为工作狂,技术狂.............
12楼2010-01-16 14:15:40
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haode22

金虫 (正式写手)

★ ★
dawnlight(金币+2,VIP+0):3x,感谢分享~,欢迎常来 1-16 22:49
引用回帖:
Originally posted by mlcen at 2010-1-16 09:47:


谢谢指正,我对半导体不熟悉。我关心的不是空穴而是电子,因为空穴是等效后的概念,在半导体中真正输运的是电子,是不是空穴掺到一定程度,价带上的电子将会离域化?

[ Last edited by mlcen on 2010-1-1 ...

空穴的定义:在近满能带中,只有少数的量子态未被电子占据,此时的电子的运动就是剩下的大部分电子的集体运动,为了便于研究将整个能带中大量电子的集体运动以及在外场中的行为,完全等价于带正电荷,具有正的有效质量,速度为v(k)的粒子,显然这是一个假象粒子。这样大量的电子的运动就可以等价为空穴的运动及行为。

在半导体能带中的解释,如参入3价的杂质原子,在价带附近形成杂质能级(受主能级),由于热涨落,价带中的部分电子会被激发到受主能级,而在价带中形成空穴,形成P型半导体,以空穴导电为主。
逐渐成为工作狂,技术狂.............
13楼2010-01-16 14:26:36
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mlcen

银虫 (正式写手)

引用回帖:
Originally posted by haode22 at 2010-1-16 14:26:
空穴的定义:在近满能带中,只有少数的量子态未被电子占据,此时的电子的运动就是剩下的大部分电子的集体运动,为了便于研究将整个能带中大量电子的集体运动以及在外场中的行为,完全等价于带正电荷,具有正 ...

非常感谢,原来空穴的运动等效于价带中剩下的大部分电子的集体运动,也就是说电子的集体运动不好描述,等效成空穴的运动就好描述一些,就象晶格的集体振动不好描述,等效成声子的运动就好描述一些,那么能不能把空穴看成是价带中剩下的大部分电子的集体运动的元激发?
14楼2010-01-16 20:57:25
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mlcen

银虫 (正式写手)

★ ★
ppjason(金币+2,VIP+0):3x 1-19 21:07
当参杂原子B(硼)进入Si内,此时B会以B+e-=B-和Si形成稳定共价键,即每个B会接受一个电子(电子来自其他Si之间的共价键中的价电子) ,使自己周围价电子变成4个才能和周围的4个Si形成稳定共价键,故每加入1个B原子将在其他硅位产生一个空穴,其他硅位的4个共价键中将有1个共价键电子失配,那么这个失配的电子会离域吗?
15楼2010-01-17 06:11:02
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haode22

金虫 (正式写手)

引用回帖:
Originally posted by mlcen at 2010-1-17 06:11:
当参杂原子B(硼)进入Si内,此时B会以B+e-=B-和Si形成稳定共价键,即每个B会接受一个电子(电子来自其他Si之间的共价键中的价电子) ,使自己周围价电子变成4个才能和周围的4个Si形成稳定共价键,故每加入1个B原子将 ...

很抱歉,我也只是根据你的问题用我学过的简单固体物理的知识解答,至于电子状态与成键的变化,我无法解释。

我也等待高人做更好的解释。
逐渐成为工作狂,技术狂.............
16楼2010-01-17 13:55:10
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mlcen

银虫 (正式写手)


小木虫:)(金币+1,VIP+0):3q 1-18 00:14
引用回帖:
Originally posted by haode22 at 2010-1-17 13:55:
很抱歉,我也只是根据你的问题用我学过的简单固体物理的知识解答,至于电子状态与成键的变化,我无法解释。

我也等待高人做更好的解释。

有没有这种可能,半导体中每个硅位的4个共价键上的8个价电子本来可以巡游的,由于阻塞,没法巡游,掺入空穴后,有了空位,就真的巡游起来,开始导电了,由于价电子太多空位太少,这些价电子的集体巡游情况刚好等效于带正电的空穴子(干脆叫它正电子)的流动。
17楼2010-01-17 18:13:02
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bdtlyh

铜虫 (小有名气)

★ ★
ppjason(金币+2,VIP+0):3x 1-19 21:07
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Originally posted by mlcen at 2010-1-16 20:57:

非常感谢,原来空穴的运动等效于价带中剩下的大部分电子的集体运动,也就是说电子的集体运动不好描述,等效成空穴的运动就好描述一些,就象晶格的集体振动不好描述,等效成声子的运动就好描述一些,那么能不能把 ...

声子是集体元激发,而准电子和空穴是单粒子元激发,不应该相互类比。空穴是一个虚拟的粒子,本质上不存在,把它看做元激发,是因为它的位置假设有一个电子占据的话,那么考虑粒子之间互作用以后,带有有效质量的电子就成为一个元激发,而失去这个电子以后,假设这个位置是带正电的空穴,那么它也是一个元激发,因此是大量电子集体作用的等效,我认为是这种理解。而声子是整个格波的量子化,是集体元激发。
18楼2010-01-18 13:14:34
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bdtlyh

铜虫 (小有名气)

引用回帖:
Originally posted by mlcen at 2010-1-17 18:13:

有没有这种可能,半导体中每个硅位的4个共价键上的8个价电子本来可以巡游的,由于阻塞,没法巡游,掺入空穴后,有了空位,就真的巡游起来,开始导电了,由于价电子太多空位太少,这些价电子的集体巡游情况刚好等 ...

有没有这种可能,半导体中每个硅位的4个共价键上的8个价电子本来可以巡游的,由于阻塞,没法巡游,掺入空穴后,有了空位,就真的巡游起来,开始导电了,由于价电子太多空位太少,这些价电子的集体巡游情况刚好等效于带正电的空穴子(干脆叫它正电子)的流动。

对于结构中的电子,我认为应该动态的看,某个硅的8阁价电子和其他硅的有区别吗?没有,都处在价带上,他们是动态平衡的,不是静止在某个位置的,所以应该具有长程库仑势。也就是说,由于半导体材料是可以用能带论很好解释的材料,那么电子是可以在周期势场中自由运动的,那么基本上不再考虑局域电子,那么也就没有所谓巡游电子了,按照某文献的说法,巡游电子是即在周期场中运动,又有一定局域性的电子,而半导体材料中一般把电子看做自由运动的,因此楼主所说的由于阻塞没有巡游是不对的,电子在价带中运动,也就是硅的价电子运动,但是由于是满带,所以整体没有电流,当掺入杂质以后,杂质原子代替了某硅原子,由于缺少一个电子,因此多出来一个空穴位置,而这个空穴位置的能级与其他价电子的能级相差很少,因此很容易有获得涨落或热运动的高点能量的电子占据,那么这个电子原来的位置就会出现空穴,相应的空穴也就运动起来了。如果再详细一些,由于掺杂原子和硅原子不同,电负性晶格常数等也会发生变化,相应杂质位置就会有电子陷阱、晶格弛豫,也会出现相关的缺陷,这个就是更进一步的内容了。
以上解释是基于能带论的观点,而能带论的基础是单电子近似,因此并不与局域电子模型等相矛盾,只是对不同材料的理论解释,也可以看出理论的局限性,只是探讨,多多指正。
19楼2010-01-18 14:09:41
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bdtlyh

铜虫 (小有名气)

★ ★
ppjason(金币+2,VIP+0):3x 1-19 21:07
最后建议不要轻易使用巡游这个词,电子巡游和电子自由运动是完全不同的定义,按照Stoner的观点,巡游电子是依次在各个原子的轨道上巡游,既要考虑在周期势场的运动,也要考虑各个原子轨道的局域,按照我的理解,这才是游和巡的原因,而在半导体材料中,在不研究磁性的情况下,或者不是磁性半导体材料下,一般不使用巡游模型,所以我觉得使用这个词不妥,大家可以讨论。
20楼2010-01-18 14:33:27
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