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半导体物理习题答案(1-3章)(14 页)Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。第 1 章 半导体中的电子状态1. 设晶格常数为的一维晶格，导带微小值附近能量和价带极大值附近能量分别为，为电子惯性质量，， nm。试求：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) 禁带宽度，根据，可求出对应导带能量微小值的 k 值：，由题目中式可得：；根据，可以看出，对应价带能量极大值的 k 值为：kmax = 0；可得，所以2) 导带底电子有效质量 mn由于，所以3) 价带顶电子有效质量由于，所以4) 准动量的改变量2. 晶格常数为 0.25 nm 的一维晶格，当外加 102 V/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：设电场强度为 E，电子受到的力 f 为（E 取绝对值），可得，所以，代入数据得：当 E = 102 V/m 时，；当 E = 107 V/m 时，。第 2 章 半导体中的杂质和缺陷能级1. 实际半导体与理想半导体间的主要区别是什么？答：(1) 实际半导体中原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格点位置上，而是在其平衡位置附近振动；(2) 实际半导体材料并不是纯净的，而是含有若干杂质，即在半导体晶格中存在着与组成半导体材料的元素不同的其他化学元素的原子；(3) 实际半导体晶格结构并不是完整无缺的，而存在着各种形式的缺陷，如点缺陷、线缺陷、面缺陷等。2. 以 As 掺入 Ge 中为例，说明什么是施主杂质、施主杂质电离过程和 n 型半导体。 答： As 有 5 个价电子，其中的四个价电子与周围的四个 Ge 原子形成共价键，还剩余一个电子，同时 As 原子所在处也多余一个正电荷，称为正离子中心。所以，一个 As 原子取代一个 Ge 原子，其效果是形成一个正电中心和一个多余的电子。多余的电子束缚在正电中心，但这种束缚很弱，很小的能量就可使电子摆脱束缚，成为在晶格中导电的自由电子，而 As 原子形成一个不能移动的正电中心。这个过程叫做施主杂质的电离过程。能够施放电子而在导带中产生电子并形成正电中心，称为施主杂质或 N 型杂质，掺有施主杂质的半导体叫 N 型半导体。3. 以 Ga 掺入 Ge 中为例，说明什么是受主杂质、受主杂质电离过程和 p 型半导体。 答：Ga 有 3 个价电子，它与周围的四个 Ge 原子形成共价键，还缺少一个电子，于是在 Ge 晶体的共价键中产生了一...