Физика полупроводников - Лазарь С.С.
Скачать (прямая ссылка):
работах, в настоящей книге уделялось меньше места, чем тем,
которые не освещены достаточно полно в литературе.
В основу книги положены лекции, прочитанные автором на
радиотехническом факультете Ленинградского политехнического
института им. М. И. Калинина, а также в ряде научно-
исследовательских институтов. При работе над рукописью широко
использованы монографии, список которых приведен в конце
книги.
Автор считает своим приятным долгом выразить глубокую
благодарность М. С. Соминскому за очень полезные советы и
дискуссии при обсуждении отдельных разделов книги, а также Н. А.
Ленину за ценные замечания при ее рецензировании.
Все замечания и пожелания читателей просьба посылать по
адресу: г. Ленинград, Д-187, наб. Кутузова, 10, Институт
полупроводников АН СССР, Л. С. Стильбансу.
О
О
НАИБОЛЕЕ ЧАСТО ВСТРЕЧАЮЩИЕСЯ ОБОЗНАЧЕНИЯ
С - теплоемкость; с - скорость света;
Е - напряженность электрического поля; е -
заряд электрона;
% - полная энергия;
F - свободная энергия, сила;
f - функция распределения, сила Лоренца, коэффициент
упругой силы; g - кратность уровня, скорость генерации
носителей; Я - напряженность магнитного поля, оператор
Гамильтона;
h - постоянная Планка, % = h!2л;
I - ток;
/ - плотность тока;
К - коэффициент поглощения; k - постоянная Больцмана; к
- волновое число, к = 1 А;
L - диффузионная длина;
I - длина свободного пробега, толщина слоя объемного
заряда;
т, М - масса электрона и атома (иона) соответственно; п, р -
число свободных электронов и дырок в 1 см3; Q - поток энергии; г
- радиус-вектор; s, S - энтропия, площадь, путь;
Т - температура, кинетическая энергия; t - время;
U - потенциальная энергия; и - подвижность;
V - разность потенциалов;
Г к - контактная разность потенциалов; v -
скорость частиц;
W - работа выхода;
w - скорость распространения упругих колебаний,
вероятность; а - термо-э. д. с.; е - энергия частицы;
х - удельная теплопроводность, диэлектрическая
проницаемость;
А - длина волны; р - химический потенциал;
4
v - частота, со = 2п\\ о - удельная электропроводность; т -
время релаксации, время свободного пробега; 0 -
температура Дебая;
Ф, ф - угол, волновая функция; со -
круговая частота.
1
ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ
1.1. НЕКОТОРЫЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ
АТОМА
Физические свойства полупроводников тесно связаны со
структурой валентных оболочек атомов, из которых они
образованы; поэтому начнем с краткого качественного рас-
смотрения этого вопроса.
Атом любого элемента состоит из положительно заряженного
ядра с зарядом ze (где е - заряд электрона и z - порядковый номер
атома в системе Менделеева) и z электронов, расположенных в- виде
системы оболочек с постепенно возрастающими размерами:
линейные размеры оболочек соотносятся между собой как квадраты
целых чисел. Первая оболочка носит название /С-оболочки, вторая
- L-оболочки, третья - М-оболочки и т. д.
Первая, /С-оболочка, имеет только одну подоболочку,
обозначаемую s, вторая (L) делится на s- и р-подоболочки, третья
(М) - на s-, р- и d-подоболочки и т. д.
Мы уже упоминали о том, что размеры оболочек определяются
их номером; подоболочки отличаются друг от друга конфигурацией
(формой). В упрощенной модели электронного строения атома
предполагается, что электрон подобен заряженному волчку,
обладающему собственным и магнитным и механическим
моментами (называемыми спинами), а каждый атом подобен
солнечной системе, в которой электроны движутся вокруг ядра по
эллиптическим орбитам, причем номер оболочки определяет длину
большой полуоси орбиты, а номер подоболочки - ее форму
(эксцентриситет). Каждая подоболочка, начиная со второй,
б
состоит из ряда орбит, отличающихся друг от друга своей
ориентацией в пространстве; первая, s-подоболочка, имеет только
одну орбиту, на которой могут разместиться два электрона с
противоположно направленными спинами. Вторая подоболочка, р,
состоит из трех орбит, на каждой из которых может разместиться по
2 электрона; таким образом, всего во второй подоболочке может
разместиться б электронов; третья, d-подоболочка, состоит из пяти
орбит, на которых может поместиться 10 электронов, и т. д. Номер
оболочки называется также главным квантовым числом и
обозначается п, номер подоболочки называется орбитальным или
побочным квантовым числом и обозначается /. Побочное квантовое
число определяет эксцентриситет орбиты, а следовательно, и
орбитальный момент количества движения электрона,
находящегося на ней. Полный момент количества движения
электрона слагается из орбитального и собственного (спина) и
определяется третьим квантовым числом /, которое в зависимости
от ориентации спина может принимать значения jt = I + х/2 и /2 = / -
х/2. Наконец, ориентация орбиты в пространстве характеризуется
четвертым магнитным квантовым числом т.
Согласно принципу Паули в атоме не может существовать двух
или большего числа электронов с одинаковой четверкой квантовых
