微电子值得参考的问题

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1、l        为什么位错（线）不能终止于晶体内部，而一定会在表面露头？【答】位错是线状缺陷，是晶体的已滑移区与未滑移区的交界线（两个滑移面只能相交于一条线）；滑移面是一定的晶面，晶面发生滑移时不可能停止在晶体内部，即不能只有晶面的一部分滑移（否则能量太高）。因此作为滑移面的交线——位错线也就不可能终止于晶体内部。不过，有一种环状的位错——位错环可以完全处在晶体内部；只是位错环的内、外分别是已滑移区和未滑移区。l        skai20082009问：半导体的平均电离能和禁带宽度的区别怎样？（例如，硅的禁带宽度是1.12eV，平均碰撞电离能为3.62eV。）【答】这个问题与本征

2、激发的机理有关，因为电离的本质就是本征激发。禁带宽度是指利用热激发产生载流子，即热电离，所需要的平均能量。在室温下，载流子的平均热运动能量（kT）约为0.026eV，但由于它们遵从着一定的能量分布规律，则也可以有少量的电子从价带跃迁到导带、而产生出本征载流子——热电离。其它形式的电离，如强电场引起的碰撞电离或者其他粒子激发所产生的电离，这些电离所需要的能量就要高于禁带宽度；因为这样产生出来的电子、空穴还具有一定的动能和动量，则能量和动量守恒的要求，就使得它们的电离能至少要比禁带宽度大一倍半多。半导体的雪崩击穿电压就决定于这种平均碰撞电离能（对Si，约为3.62eV）。这里讲的电离，实

3、际上都是价电子从价带跃迁到导带的一种效果，也就是产生载流子的一种作用。因为价电子并不能在整个晶体中自由运动，则不能导电；只有变成为导带的自由电子之后，即已经摆脱了原子实的束缚、并离开了它所属的的原子实之后，才可在整个晶体中运动，即为载流子（留在价带中的空位也是载流子——空穴）。l        cookieyan90问：在极性半导体中，对载流子的散射，为什么主要是纵光学波、而不是横光学波？【答】导致散射载流子的根本原因是晶体周期性势场之外的附加势场（势能）。在极性半导体中，因为纵光学波能够产生局部正、负电荷的积累，即能够形成局部电场，从而可造成电子势能在空间上的变化——附加势能，所以

4、能够散射载流子。而横光学波在半导体中不能产生局部正、负电荷的积累，即不能形成局部电场，从而不能造成电子势能在空间上的变化，即不产生附加势能，所以不散射载流子。l        airboy006问：为什么半导体发光器件常用直接带隙半导体材料制作？【答】因为直接能隙半导体材料的载流子辐射复合几率很大，而间接带隙半导体则否。由于直接能隙半导体材料中的电子、空穴复合时，没有动量的改变，则不需要第三者参与，故复合给出的能量都可以发光的形式释放出来——发光强度大。但是对于间接能隙半导体中的电子、空穴的复合，有动量的改变，则必须要有第三者（主要是声子）参与（这才能满足动量守恒定律），故必将有很大

5、一部分能量被第三者携带走了，即几乎成为了非辐射复合，从而就几乎不能发光、或者发光强度非常低。所以发光器件常常采用发光强度较大的直接带隙半导体材料来制作。（注：实际上，有的间接带隙半导体材料也可以用来制作发光器件，例如GaP；虽然GaP是间接带隙半导体，但若在其中掺入一点所谓等电子杂质之后，即可大大提高其发光效率。）l        ljl憨问：如何理解绝对零度时和常温下电子的平均动能十分相近？【答】只有对于金属中的简并电子，才是绝对零度时和常温下的平均动能十分相近。因为当温度升高时，只有Fermi能级附近（2kT）范围内的电子才能发生状态的变化，能量有所增大，其余大多数电子的状态、因

6、而能量并无改变，所以总的动能的变化也就不大——相近。但是，对于一般的半导体而言，情况将有所不同！因为这时有可能发生本征激发。l        sunjun2012问：半导体中的载流子为什么通常都可以把它们看成是具有一定有效质量的经典粒子?【答】在外场变化剧烈、其波长不能远大于晶格常数的话，就需要考虑电子的量子效应了，经典近似即失效。而对于晶体中的电子，一般都满足该经典近似条件，故可以采用有效质量概念。实际上，能够采用有效质量，也就是意味着电子的能量与其速度或者波矢的平方成正比（抛物线关系）——电子是经典自由粒子。但是也不是所有的能带电子都能够使用有效质量，实际上只有对于处在能带极值（

7、导带底和价带顶）附近的电子和空穴才可以（能量与波矢之间存在抛物线关系），而对于能带中部处的载流子，因为能量很高，偏离了抛物线关系，有效质量没有意义。这就意味着，只有能带极值附近的电子才可以看作为经典自由电子。l        lianmushui问：半导体中有效质量无限大有什么物理意义？【答】有效质量是用来把晶体电子经典化的一个物理量，只有对能带极值附近的电子才有效——这些电子具有一定的有效质量；而对能带中部的那些电子，并不能当作为经典电子，故这时有效质量