第一章思考题：1.1简单解释原子能级和晶体能带之间的联系和区别。答：在孤立原子中， 原子核外面的电子受到这个原子核所带正电荷的作用，按其能量的大小分布在不同的电子轨道上绕核运转。原子中不同轨道上电子能量的大小用彼此有一定间隔的横线段组成的能级图来表示（见图1.1b）。能级的位置越高， 表示该能级上电子的能量就越大。原子结合成晶体后，一个原子核外的电子除了受到这个原子核所带正电荷以及核外电子所带负电荷的作用以外， 还要受到这个原子周围其它原子所带正负电荷的作用。也就是说， 晶体中的电子是在原子核的正电荷形成的周期性势场中作如图1.1（a）中箭头所示的共有化运动。正因为如此， 原来描述孤立原子中电子能量大小的能级就被分裂成为一系列彼此相距很近的准连续的能级，其形状好似一条条反映电子能量大小的带子，故称之为能带，见图1.1（b）。1.2 以硅为例，解释什么是施主杂质和施主能级？什么是受主杂质和受主能级？答： 以硅为例，见图1.2（ a），如果在单晶硅中掺入Ⅴ族元素的杂质磷（ P+），磷原子P 将取代Ⅳ族的硅(Si) 原子的位置而成为所谓的施主杂质。因为磷原子外层有五个价电子，它和周围的四个硅原子形成共价键后还多出一个电子，这个多余的电子受到磷原子核的微弱束缚力而绕着该原子核做一定半径的圆周运动，它只需要吸收很小的能量（百分之几个电子伏特）就能挣脱磷原子核的束缚而成为可以在整个晶体中运动的准自由电子，原来的磷原子则成为了磷离子P，称之为正电中心。从电子能量大小的观点来看，导带底能量EC 表示导带中速度为零的电子所具备的能量，而没有被热（或光）激发、仍然绕磷原子核运转的电子处于束缚态，其能量应低于导带底能量CE 。用能级图来表示， 该电子所在的能级应在CE 下方并且非常靠近CE 的地方，一般用短的横线表示。我们称这一能级为施主能级，用DE表示。又称能够向能带提供施主能级的杂质为施主杂质。同样，见图1.2(b)。如果在硅Si 晶体中掺入Ⅲ族元素的杂质硼B ，硼原子也将取代Ⅳ族的硅原子的位置并与周围的四个硅原子形成共价键。但是硼原子外层只有三个价电子，在形成共价键时还缺少一个电子，必须从周围的共价键上夺取一个电子，使之成为带有一个负电荷的离子B，称为负电中心。故此，称硼原子为受主杂质。被负电中心束缚的空穴在电场力的作用下绕着负电中心作圆周运动，这种状态称为空穴束缚态，即一个负电中心束缚着一个空穴， 或者说受主能级被空穴占据着...
