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半导体物理学(刘恩科)第七版_完整课后题答案

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第一章习题1.设晶格常数为 a的一维晶格,导带极小值附近能量 Ec(k)和价带极大值附近能量 EV(k)分别为:Ec=0220122021202236)(,)(3mkhmkhkEmkkhmkhV0m。试求:为电子惯性质量,nmaak314.0,1 (1)禁带宽度;(2) 导带底电子有效质量;(3)价带顶电子有效质量;(4)价带顶电子跃迁到导带底时准动量的变化解:(1)eVmkEkEEEkmdkEdkmkdkdEEckkmmmdkEdkkmkkmkVCgVVVc64.012)0()43(0,0600643038232430)(2320212102220202020222101202因此:取极大值处,所以又因为得价带:取极小值处,所以:在又因为:得:由导带:043222*83)2(1mdkEdmkkCnCsNkkkpkpmdkEdmkkkkVnV/1095.7043)()()4(6)3(25104300222*11所以:准动量的定义:2.晶格常数为 0.25nm的一维晶格,当外加 102V/m,107 V/m的电场时,试分别计算电子自能带底运动到能带顶所需的时间。解:根据:tkhqEf得qEktsatsat137192821911027.810106.1)0(1027.810106.1)0(补充题 1分别计算 Si(100),(110),(111)面每平方厘米内的原子个数,即原子面密度(提示:先画出各晶面内原子的位置和分布图)Si 在(100),(110)和(111)面上的原子分布如图 1 所示:(a)(100)晶面(b)(110)晶面(c)(111)晶面补充题2一维晶体的电子能带可写为)2cos81cos87()22kakamakE (,式中 a 为 晶格常数,试求(1)布里渊区边界;(2)能带宽度;(3)电子在波矢 k 状态时的速度;(4)能带底部电子的有效质量*nm ;(5)能带顶部空穴的有效质量*pm解:(1)由0)(dkkdE得ank(n=0,1,2…)进一步分析ank)12(,E(k)有极大值,214221422142822/1083.7342232212414111/1059.92422124142110/1078.6)1043.5(224141100cmatomaaacmatomaaacmatomaa):():():(222)makEMAX(ank2时,E(k)有极小值所以布里渊区边界为ank)12((2)能带宽度为222)()makEkEMINMAX((3)电子在波矢k 状态的速度)2sin41(sin1kakamadkdEv(4)电子的有效质量)2cos21(cos222*kakamdkEdmn 能带底部 ank2所以 mmn2* (5)能带顶部ank)12(,且**npmm,所以能带顶部空穴的有效质量 3...

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