半導體中電子狀態用什麼函式來描述,其物理意義是什麼

時間 2021-05-07 20:01:17

1樓:臧義

費米分佈函式,就是那個拋物線的影象,f(e)=1/[1+exp((e-ef)/kt)]

這是一個概率分佈,當能量為跟ef一樣的時候,剛好就是分佈概率為二分之一,所以你知道e就好了,但是導帶和價帶是不一樣的,你最好還是看看書吧說起來很複雜。

費米能級ef

就一個由費米子組成的微觀體系而言,每個費米子都處在各自的量子能態上。現在假想 把所有的費米子 從這些量子態上移開。之後再把這些費米子按照一定的規則(例如泡利原理等)填充在各個可供佔據的量子能態上,並且這種填充過程中每個費米子都佔據 最低的可供佔據的量子態。

最後一個費米子佔據著的量子態 即可粗略理解為費米能級。 雖然嚴格來說,費米能等於費米子系統在趨於絕對零度時的化學勢;但是在半導體物理和電子學領域中,費米能級則經常被當做電子或空穴化學勢的代名詞。一般來說,「費米能級"這個術語所代表的含義可以從上下語境中判斷。

費米子可以是電子、質子、中子(自旋為半整數的粒子)

對於金屬,絕對零度下,電子佔據的最高能級就是費米能級。

費米能級的物理意義是,該能級上的一個狀態被電子佔據的機率是1/2。

費米能級在半導體物理中是個很重要的物理引數,只要知道了它的數值,在一定溫度下,電子在各量子態上的統計分佈就完全確定了。它和溫度,半導體材料的導電型別,雜質的含量以及能量零點的選取有關。

n型半導體費米能級靠近導帶邊,過高摻雜會進入導帶。 p型半導體費米能級靠近價帶邊,過高摻雜會進入價帶。

將半導體中大量電子的集體看成一個熱力學系統,可以證明處於熱平衡狀態下的電子系統有統一的費米能級。

2樓:匿名使用者

這個問題科學家都不會!

原子核外電子的運動狀態用什麼來描述?

3樓:小甜甜愛亮亮

描述核外電子運動狀態copy用以下的bai四個方面來描述:

(1)、電子層;du

(2)、電子亞層和

zhi電子雲的形狀;

(3)、電子雲的伸dao展方向;

(4)、電子的自旋,現在看來應與量子力學四個量子數相對應。

原子核(atomic nucleus)簡稱「核」。位於原子的核心部分,由質子和中子兩種微粒構成。而質子又是由兩個上夸克和一個下夸克組成,中子又是由兩個下夸克和一個上夸克組成。

原子核極小,它的直徑在10-15m~10-14m之間,體積只佔原子體積的幾千億分之一,在這極小的原子核裡卻集中了99.96%以上原子的質量。原子核的密度極大,核密度約為1017kg/m3,即1m3的體積如裝滿原子核,其質量將達到1014t,即1百萬億噸。

原子核的能量極大。構成原子核的質子和中子之間存在著巨大的吸引力,能克服質子之間所帶正電荷的斥力而結合成原子核,使原子在化學反應中原子核不發生**。當一些原子核發生裂變(原子核**為兩個或更多的核)或聚變(輕原子核相遇時結合成為重核)時,會釋放出巨大的原子核能,即原子能(例如核能發電)。

利用這一性質,方便人們的生活。整個原子不顯電性是中性。

功函式的物理意義是什麼? 20

4樓:景田不是百歲山

功函式在固體物理中被定義為:把一個電子從固體內部剛剛移到此物體表面所需的最少的能量。

功函式(又稱功函、逸出功,英語:work function)是指要使一粒電子立即從固體表面中逸出,所必須提供的最小能量(通常以電子伏特為單位)。這裡「立即」一詞表示最終電子位置從原子尺度上遠離表面但從巨集觀尺度上依然靠近固體。

功函式不是材料體相的本徵性質,更準確的說法應為材料表面的性質(比如表面暴露晶面情況和受汙染程度)功函式是金屬的重要屬性。功函式的大小通常大概是金屬自由原子電離能的二分之一。

5樓:科學普及交流

功函式又稱功函、逸出功,在固體物理中被定義成:把一個電子從固體內部剛剛移到此物體表面所需的最少的能量。

功函式的大小通常大概是金屬自由原子電離能的二分之一。金屬的功函式表示為一個起始能量等於費米能級的電子,由金屬內部逸出到真空中所需要的最小能量。功函式的大小標誌著電子在金屬中束縛的強弱,功函式越大,電子越不容易離開金屬。

金屬的功函式約為幾個電子伏特。銫的功函最低,為1.93ev;鉑的最高,為5.

36ev。功函式的值與表面狀況有關,隨著原子序數的遞增,功函式也呈現週期性變化。在半導體中,導帶底和價帶頂一般都比金屬最小電子逸出能低。

要使電子從半導體逸出,也必須給它以相應的能量。與金屬不同,半導體的功函和摻雜濃度有關。

可以簡單的理解為物體擁有或者抓獲電子的能力。

6樓:譚嘉健來啦

金屬發生光電效應所必須克服的逸出功,入射光子的能量最小必須克服此能量才能讓金屬放射光電子,若能量大於逸出功,則剩餘能量作為光電子逸出時的最大出動能。

參考這個

7樓:匿名使用者

物體中的電子從物體中逸出所需的最小能量

半導體物理學的問題

8樓:藍調異域

頭都看大了,半導體進行不同的摻雜會有不同特性,光電效應,磁電效應,壓電效應等等,矽,硒,鍺以及一些金屬氧化物都是半導體材料

9樓:kiss忘

這樣等於1張試卷,會做都不願做,積分至少給200才會有人解答啊

10樓:內江東興區互助

這道題的答案應該是,你要付出不低於100分的懸賞才會有人幫你解答。

11樓:匿名使用者

啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊 我快瘋了

有效質量的物理意義

12樓:阿亮臉色煞白

有效質量並不代表真正的質量,而是代表能帶中電子受外力時,外力與加速度的一個比例係數(在準經典近似中,晶體電子在外力f*作用下具有加速度a*,所以參照牛頓第二定律定義的m*=f*/a*稱作慣性質量)。

定義:負的有效質量說明晶格對電子作負功,即電子要供給晶格能量,而且電子供給晶格的能量大於外場對電子作功。 有效質量概括了半導體內部勢場的作用,使得在解決半導體中電子在外力作用下的運動規律時,可以不涉及內部勢場的作用。

概念:將晶體中電子的加速度與外加的作用力聯絡起來,並且包含了晶體中的內力作用效果。

公式表示:

ft=mv′-mv0一般認為作用後的瞬間v′近似零故上述公式可簡化為ft=-mv0(公式中的負號表示f、v0反向)

iv稱為有效質量.如果移動中不受阻力則所有質點將完全偏聚在表面.由於金屬液體存在粘度於是第二相質點不可避免地受到移動阻力f

補充說明:

(1)因為在一般的載流子輸運問題中,可以把晶體電子(或空穴)看成是具有動量p= ħk(k是晶體電子的準動量)和能量e = p2/ 2m* 的粒子(量子波包),即認為晶體電子是帶有質量m*的自由粒子,m*就是晶體電子的有效質量。這就是所謂準經典近似,即把晶體電子看作為具有一定有效質量的經典粒子(能量與動量的平方成正比)。但是,終究有效質量是一個量子概念,所以有效質量不同於慣性質量,它反映了晶體週期性勢場的作用(則可正可負,並可大於或小於慣性質量)。

有效質量的大小與電子所處的狀態k有關,也與能帶結構有關(能帶越寬,有效質量越小);並且有效質量只有在能帶極值附近才有意義,在能帶底附近取正值,在能帶頂附近取負值。

(2)對於立方晶體,為了讓電導率是一個標量,可引入所謂電導率有效質量;例如si,導帶電子的電導率有效質量mcn與導帶底的橫向有效質量mt*和縱向有效質量ml*的關係為mcn = 3ml*mt*/(2ml*+mt*),價帶空穴的電導率有效質量mcp與重空穴有效質量mph*和輕空穴有效質量mpl*的關係為mcp = ( mph*3/2+ mpl*3/2 ) / ( mph*1/2 + mpl*1/2 ) ≈ mph*。

(3)此外,為了方便討論導帶底不在brillouin區中心的半導體(如si)中載流子的能態密度函式,還引入了所謂狀態密度有效質量。這種半導體的導帶底等能面是旋轉橢球面,則其中電子的有效質量不是一個分量(有一個縱向有效質量ml*和兩個橫向有效質量mt*);這種非球形導帶底的能態密度分佈函式比較複雜,但是如果把電子有效質量代換為所謂態密度有效質量mdn* =(ml* mt* mt*)1/3,則可以認為它的能態密度分佈函式與球形等能面的一樣。

對於有s個等價導帶底(能谷)的情況,電子的態密度有效質量應該更改為mdn* =(s2 ml* mt* mt*)1/3。對si,s=6, mdn*=1.08m0,mdp*=0.

59m0;對ge,s=4,mdn*=0.56m0,mdp*=0.37m0,;對gaas,等能面是球面,s=1,mdn* =m*。

類似地,對於價帶頂附近的情況,可同樣求得相同形式的能態密度分佈函式,並且空穴的狀態密度有效質量為mdp* = [ (mpl*)3/2 + (mph*)3/2 ]2/3。

有效質量可以通過所謂迴旋共振實驗來直接進行測量。因為當半導體處在恆定外磁場b中時,其中的載流子將作螺旋運動,迴旋頻率為ωc = q b / mn*,所以只要測量出迴旋頻率,即可得到有效質量mn*;實驗上,還在半導體上再加一個交變電磁場[頻率為微波~紅外光],當交變電磁場的頻率等於迴旋頻率時即發生共振吸收,則測量出此共振頻率即可。

13樓:匿名使用者

有效質量是物體的等效質量,它概括了半導體內部週期性勢場作用。使得在解決半導體中電子在外力作用下的規律時,可以不涉及內部勢場的作用。並且有效質量可以由試驗確定,可以很方便地解決電子的運動規律。

引入有效質量的用處:使討論晶體電子運動時,問題變得很簡單,否則幾乎不可能。

14樓:爻無殤

類似於慣性質量的倒數作用,但它一般是一個張量,其倒數稱為有效質量

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