Optical fiber communication -62021/2/19 光电材料及其带隙 Robert G. Seippei 1981 P28 ATCM ENERGY GAP(In ev) Cadmium sulfide(Cds) 2.4 Gallium phosphide (GaP 2.2 Cadmium Selenide(Cdse) Gallium Arsenide(GaAs) Silicon(si) 1.1 Germanium(Ge) 0.7 Lead Sulfide(Pbs) 0.37 Lead Telluride(PbTe) 029 Lead Selenide(Pbse) 026
1-6 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 光电材料及其带隙 Robert G.Seippei 1981 P28 ATCM ENERGY GAP(In ev) Cadmium sulfide (Cds) 2.4 Gallium phosphide(GaP) 2.2 Cadmium Selenide (CdSe) 1.7 Gallium Arsenide (GaAs) 1.4 Silicon(Si) 1.1 Germanium(Ge) 0.7 Lead Sulfide(PbS) 0.37 Lead Telluride(PbTe) 0.29 Lead Selenide(PbSe) 0.26
Optical fiber communication 72021/2/ 半导体晶体的能带 A电子的共有化运动 1原子中存在着一个个分立的能级,电子只能存在于这些分类的 能级上(对孤立的原子来说是正确的,对原子之间结合不够紧密的 液体和气体来说也是正确的)。 2当大量原子做有规则的排列形成晶体时,相邻原子靠得非常紧 密,使得每个电子都在固定的、周期性排列的原子核的位场及其他 电子的平均位场中运动。原子的能级分裂而形成了能带。 Schrodinger方程 V2f(x,形2人+<勿 [E-(x2(x)=0
1-7 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 一.半导体晶体的能带 A.电子的共有化运动 1.原子中存在着一个个分立的能级，电子只能存在于这些分类的 能级上（对孤立的原子来说是正确的，对原子之间结合不够紧密的 液体和气体来说也是正确的）。 2.当大量原子做有规则的排列形成晶体时，相邻原子靠得非常紧 密，使得每个电子都在固定的、周期性排列的原子核的位场及其他 电子的平均位场中运动。原子的能级分裂而形成了能带。 Schrődinger方程 ( ) ( ) ( ) 2 2 , , , , , , 0 m + − = f x y z E u x y z f x y z
Optical fiber communication 82021/2/19 f(x,y2=)是电子的几率波函数 1(x,y,2z)是晶格中的位能 E 是电子能量 如果能找到晶格中的位能(x,)分布函数,就能解出电子几率 波函数 (游求出电子的能量E 3找出实际的位能分布是很困难的,因而用Schr6 dinger Equation,求出晶体的能级分布也是困难的 4能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要理论基础。 5在固体中存在大量的电子,它们的运动是相互关联的,每个电子 的运动都要受其他电子运动的牵连,能带理论是单电子近似理论, 即吧每个电子的运动看成是独立在一个等效势场中的运动
1-8 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 如果能找到晶格中的位能 的分布函数，就能解出电子几率 波函数 ，并求出电子的能量E。 3.找出实际的位能分布是很困难的，因而用Schrődinger Equantion,求出晶体的能级分布也是困难的。 4.能带理论是目前研究固体中电子运动的一个主要理论基础。 5.在固体中存在大量的电子，它们的运动是相互关联的，每个电子 的运动都要受其他电子运动的牵连，能带理论是单电子近似理论， 即吧每个电子的运动看成是独立在一个等效势场中的运动。 u x y z ( , , ) f x y z ( , , ) u x y z ( , , ) f x y z ( , , ) 是电子的几率波函数 是晶格中的位能 E 是电子能量
Optical fiber communication 92021/2/19 6原子结合成固体的过程中,价电子的运动状态发生了很大的变化 而由层电子的变化是比较小的,可以把原子核和内层电子看成离子 实。这样价电子的等效势场,包括离子实的势场,其他价电子的平 均势场以及考虑电子波函数反对称性而带来的变换作用。 a)孤立原子的能级(b)两个原于的能级(c)大量原于的能4)相邻能带的重叠
1-9 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 6.原子结合成固体的过程中，价电子的运动状态发生了很大的变化， 而由层电子的变化是比较小的，可以把原子核和内层电子看成离子 实。这样价电子的等效势场，包括离子实的势场，其他价电子的平 均势场以及考虑电子波函数反对称性而带来的变换作用
Optical fiber communication 102021/2/19 能级的分裂还与物圆 常数a有关。 对于孤立的原子C→>Q能级是分开的。 a减小时其能带加宽。 当a减小到一定程度时,相邻的各能带可能互相交叠形成一个统一 的能带
1-10 Copyright Wang Yan 2021/2/19 Optical fiber communications 能级的分裂还与物质的晶格 常数a有关。 对于孤立的原子 ，其能级是分开的。 a减小时其能带加宽。 当a减小到一定程度时，相邻的各能带可能互相交叠形成一个统一 的能带。 a →