Структура и электронные свойства твердых тел. Загрубский А.А - 59 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

одни зоны полностью заняты электронами (на рис.
5.4.6 валентные зоны
– те, энергия которых меньше нуля), другие (зоны проводимости, рас-
положенные выше), полностью свободны. Обычно представляет инте-
рес знание энергетической структуры в небольшой окрестности близ
потолка верхней валентной зоны и дна нижней зоны проводимости.
Такая картина позволяет отобразить все существенные особенности
энергетического строения кристалла, определяющие его электрические
и оптические свойства. В частности, на рис.
5.4.6б отмечены переходы,
ответственные за основные структурные особенности спектра поглоще-
ния Ge. В дальнейшем мы будем неоднократно возвращаться к подоб-
ным зонным схемам, а сейчас отметим только три существенных
момента.
1. В Ge энергетический зазор между точками
Г
25
и L
1
– единствен-
ный промежуток, запрещенный при всех направлениях движения элек-
тронов. При больших и меньших энергиях разрешенные зоны
перекрываются.
2. Максимальной энергии валентной зоны соответствует состояние
с k = 0, в центре зоны Бриллюэна. Минимальную энергию в зоне прово-
димости имеет состояние в точке
L
1
, т.е. для возбуждения электрона из
максимума валентной зоны в минимум зоны проводимости мы должны
одновременно изменить его импульс (
p = k). Для "прямого" перехода,
не сопровождающегося изменением импульса, необходимо затратить
энергию, заметно превышающую ширину запрещенной зоны.
3. В центре зоны Бриллюэна валентная зона вырождена. При откло-
нении от центра в направлении
Х (ось 4-го порядка) и L (ось 3-го поряд-
ка) она расщепляется на 2 компоненты. В направлении
К (ось 2-го
порядка) – на 3. Мы не будем анализировать причины возникновения (в
точке
Г) и снятия вырождения. Этот вопрос хорошо рассмотрен, напри-
мер, в [2], гл. II. Отметим только, что если мы хотим для описания дви-
жения электронов по-прежнему пользоваться понятием "масса", хотя бы
и "эффективная", то этим двум или трем зонам мы должны соотнести
разные эффективные массы. Возникают понятия "легких" и "тяжелых"
носителей. В данном случае – дырок.
59

Страницы