能带结构导图笔记

下图详细地梳理了能带结构的知识点，包含形成原因、温度改变、电子运动、有效质量、晶体的导电性、等能面、回旋共振等。

能带结构

• 形成原因
  • 电子的公有化运动
  • 原子相互接近形成晶体时，电子壳层交叠，电子可以由一个原子转移到相邻原子，从而在整个晶体中运动
• 外界条件改变时的能带结构
  • 温度改变
    • T=0K
      • 无电子跃迁，半导体和绝缘体满带被电子占满，导带无电子，不导电
    • 温度逐渐升高
      • 满带中的少量电子可能被激发到上面的导带，在满带产生空穴，导带有了电子，满带和导带均导电（本征激发）
      • 本征激发：价带上的电子激发成为准自由电子，即价带电子激发成为导带电子的过程
• 电子运动
  • 半导体中能带底部或顶部的电子的运动
• 有效质量
  • 定义
    • 有效质量并不代表真正的质量，而是代表能带中电子受外力时，外力与加速度的一个比例系数
  • 正负
    • 能带底的有效质量为正（+）
    • 能带顶的有效质量为负（—)
• 晶体的导电性
  • 能带中电子的填充
    • 空带
      • 子主题
    • 半满带
      • 有外加电场时导电，无外加电场时不导电
    • 满带
      • 均不导电
• 等能面
  • 能带极值
    • 位于k=0时
      • 球面
    • 不位于k=0
      • 椭球面
• 回旋共振
  • 当交变电磁场角频率w等于回旋频率wc时，就可以发生共振吸收
• 常见半导体的能带结构
  • 直接禁带半导体
    • 如：InSb，InAs，GaAs
  • 间接禁带半导体
    • 如：Si，Ge
  • 宽禁带半导体
    • 如：SiC，金刚石