Energiebänder in Halbleitern

Präsentation zum Thema: "Energiebänder in Halbleitern"—  Präsentation transkript:

1 Energiebänder in Halbleitern
Überlappen von Energiebändern – Präsenz von Hybridzuständen (Mischzuständen) s2+p6  2 (s+p)-Bänder = 2 x (s1+p3) Im Grundzustand (bei 0K): Valenzband ist voll, Leitungsband ist leer

2 Electron configurations in semiconductors:
4 electrons at the highest atomic energy level Group IV (C, Si, Ge): 2  ns2 + 2  np2 Group III-V (GaAs, GaP, AlN, GaN): 2  ns2 + np1 + np3 Group II-VI (ZnO, CdS, CdTe): 2  ns2 + np4

3 Reine (intrinsische) Halbleiter
Elektronen mit (E, E+dE): Anzahldichte: Zustandsdichte: Fermi-Funktion: Anzahl der Elektronen im Leitungsband: (e- im LB)

4 Elektronen und Löcher EC

5 Elektronen im Leitungsband
Die Form der Fermi-Funktion:

6 Number of electrons in conduction band

7 Die Fermi-Energie in Halbleitern
Temperatur T = 0K T > 0K Energie Die Fermi-Energie (in Halbleitern) liegt (bei T = 0K) in der Mitte der verbotenen Energiezone (gap)

8 Elektronen im Leitungsband
Anzahl der Elektronen im Leitungsband: Die Fermi-Energie: Effektive Masse: Anzahl der Elektronen im Leitungsband (pro Volumeneinheit):

9 Anzahl der Ladungsträger und elektrische Leitfähigkeit

10 Mobility of electrons and holes
Electrical conductivity Number of the charge carriers

11 Elektronische Eigenschaften einiger Halbleiter

12 Lattice parameter (Å) 3.5670 4.3585 5.4300 5.6568 5.6533 6.0954 6.056 6.4867

13 Bandübergänge Thermische Anregung Optische Übergänge Photon Elektron
Phonon Grenzfrequenz der Absorption: