第二章 应变 Ge 空穴能带结构参数 本章基于弛豫 Ge 得物理特性,讨论应变 Ge 得形成机制,并分析应变对 Ge 能带结构引起得结果,对比应变 Si 与应变 Ge 得相同点与不同点。 2、1 应变 Ge 形成机理 在元素周期表中,锗(Ge)正好位于金属与非金属之间。在化学上,锗尽管就是金属,但却具有许多跟非金属相类似得性质,所以它被称为“半金属”;在物理上,锗得导电能力比普通非金属强,但却弱于普通金属,所以它被称为“半导体”。锗被称为“稀散金属”,并非因为它在地球上得含量很稀少,而就是由于几乎没有比较集中得锗矿。锗得主要用途就是作为半导体工业得重要原料。本章将从锗晶体得晶格结构、能带结构、有效质量、状态密度与状态密度有效质量这几方面分别讨论锗得半导体材料特性。 对于 Si、Ge 等这类半导体来说,它们每个原子与四个最近邻原子都会组成正四面体,所以当它们排成晶体时 ,其结构必定就是以共价四面体为基础来构成得。如图 2、1 所示,C、Si、Ge 晶格都就是这种搭接结构,被称为金刚石结构。从图中可以瞧出,Si、Ge 这类金刚石结构就是一种典型得复式格子,这种复式格子由两个相同得面心立方,沿着它们体对角线方向错开四分之一对角线得长度套构而成。弛豫 Ge 得晶格常数就是 0、56579nm,Si 得晶格常数为 0、54310nm,由于 Ge 得晶格常数比 Si 大,所以 Si 与 Ge 能以任意比例形成 Si1-xGex 固溶体。这种固溶体就是合金,并不属于化合物,形成合金后得晶格常数也同样得遵从Vegard 定则,如下式。 上式中得 x 可在 0～1 之间任意取值,Si1-xGex 固溶体通常被称为体 Si1-xGex 或弛豫 Si1-xGex,Si 与 Ge 等半导体得固体物理原胞与面心立方晶体得相同,它们都具有相同得基矢,因此也有相同得倒格子与布里渊区。下图就是 Ge 得第一布里渊区简图。 硅与锗等半导体都属于金刚石型结构,它们得固体物理原胞与面心立方晶体得相同,两者都有相同得基矢,所以它们有相同得倒格子与布里渊区。图 2、2 就是 Ge 得第一布里渊区简图,Γ为 布 里 渊 区 中 心 , 坐 标 为 1/a(0,0,0);L 就 是 布 里 渊 区 边 沿 与 <111> 轴 得 交 点 , 坐 标为 1/a(0、5,0、5,0、5);X 就是布里渊区边沿与<100>轴得交点,坐标为 1/a(0,0,1);K 就是布里渊区边沿与<11>轴得交点,坐标为 1/a(3/4,3/4,0)。 大家知道,面心立方晶体得倒格子为体心立方。假如选择体心作为原点,原点与八个临近格点得连线得垂...
