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窄禁帶半導體

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按照固體的能帶理論,半導體的價帶與導帶之間有一個禁帶。在禁帶較窄的半導體中,有一些物理現象表現得最為明顯,最便於研究,因此把窄禁帶半導體作為半導體的單獨一類。但「窄」的界限並不嚴格,一般把禁帶小於載流子室溫熱能(k T)的十倍,即小於0.26eV的半導體通稱為窄禁帶半導體。硫化鉛 (PbS)的禁帶大於此數,但由於它的性質類似於硒化鉛(PbSe,0.165eV,4K)、碲化鉛(PbTe, 0.190eV,4K)等,因而也把它歸入窄禁帶半導體類。

1 窄禁帶半導體 -正文

    20世紀40年代開始研究窄禁帶半導體 PbS,1952年H.韋爾克發現InSb,它是典型的窄禁帶半導體,1957年E.O.凱恩的理論闡明了InSb類型的窄禁帶半導體的能帶結構。1959年起開始研究以HgTe和CdTe為基礎的贗二元素中的窄禁帶半導體,其中包括禁帶寬度為零的半導體。以上發展與紅外探測器的發展密切相關。除Hg1-xCdxTe系之外,近年來又發展了一系列贗二元系的窄禁帶半導體,也都包括零禁帶半導體,如Hg1-xCdxSe,MnxHg1-xTe,Pb1-xSnxTe和Pb1-xSnxSe等。
  由於禁帶窄,導帶與價帶的相互影響就比較嚴重,以致導帶的電子能量E與波矢k的關係不再能用拋物線型來近似,而是比拋物線陡得多的曲線。又由於禁帶窄,尋常溫度下熱激發的電子濃度高,費密能級很容易進入導帶,必須用費密-狄喇克統計來處理電子輸運過程。隨著費密能級的升高,反映前述的E(k)的非拋物線型性質,電子的有效質量窄禁帶半導體、不是常數而是逐漸增大。 對於閃鋅礦結構的半導體(如InSb,Hg1-xCdxTe 等)導帶底的電子有效質量窄禁帶半導體近似與禁帶寬度Eg成正比。Eg愈小,窄禁帶半導體也愈小,同時有效g因子g *也愈大。對於各種磁量子現象、與自旋有關的色散現象,這類半導體是最好的研究對象。

2 窄禁帶半導體 -配圖

3 窄禁帶半導體 -相關連接

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