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[交流]
看了這個(gè)終于搞清楚了什么是簡(jiǎn)并和非簡(jiǎn)并，本人正在學(xué)半導(dǎo)體物理，歡迎交流 已有9人參與
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（什么是簡(jiǎn)并？什么是非簡(jiǎn)并？什么時(shí)候才出現(xiàn)簡(jiǎn)并？） 簡(jiǎn)并（或者退化）系統(tǒng)也就是表現(xiàn)出顯著量子效應(yīng)的量子系統(tǒng)，出現(xiàn)量子效應(yīng)時(shí)的溫度稱為簡(jiǎn)并溫度（退化溫度）。相反，不呈現(xiàn)量子效應(yīng)的系統(tǒng)就是非簡(jiǎn)并系統(tǒng)。 （1）電子簡(jiǎn)并態(tài)的概念有三個(gè)方面的具體含義： ① 具有相同能量的多個(gè)態(tài)，即為簡(jiǎn)并狀態(tài)（簡(jiǎn)并態(tài)）。例如Si半導(dǎo)體的價(jià)帶頂附近處，輕空穴帶和重空穴帶重疊——簡(jiǎn)并，則有的輕空穴態(tài)與重空穴態(tài)具有相同的能量，它們就是簡(jiǎn)并態(tài)。 ② 電子狀態(tài)的簡(jiǎn)并，從本質(zhì)上來說，也就意味著是量子效應(yīng)起作用的情況；同時(shí)，這也就意味著是需要考慮泡里不相容原理限制的情況。 ③ 從電子按能量的分布來說，簡(jiǎn)并載流子遵從F-D分布函數(shù)，而非簡(jiǎn)并載流子遵從B-E分布函數(shù)。這是量子效應(yīng)的直接結(jié)果。因此對(duì)于非簡(jiǎn)并載流子可以簡(jiǎn)單地采用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)來討論，但是對(duì)于簡(jiǎn)并載流子則必須采用復(fù)雜的量子統(tǒng)計(jì)分布函數(shù)來討論。其中載流子遵從經(jīng)典的Boltzmann統(tǒng)計(jì)分布的半導(dǎo)體就是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。 對(duì)于導(dǎo)電的載流子——自由的電子和空穴，簡(jiǎn)并狀態(tài)的概念也同樣適用。 具有簡(jiǎn)并狀態(tài)的載流子就是簡(jiǎn)并載流子，相應(yīng)的材料即為簡(jiǎn)并材料。 所有金屬中載流子的狀態(tài)就具有以上三個(gè)方面的含義，因此其中的載流子都是簡(jiǎn)并載流子，從而金屬也就必然是簡(jiǎn)并材料。 與簡(jiǎn)并態(tài)相反意義的狀態(tài)，就是所謂非簡(jiǎn)并狀態(tài)，相應(yīng)的載流子和材料就是非簡(jiǎn)并載流子和非簡(jiǎn)并材料。 （2）半導(dǎo)體簡(jiǎn)并化的條件： 對(duì)于半導(dǎo)體，其中的載流子在以下三種情況下容易出現(xiàn)簡(jiǎn)并： ① 載流子濃度很高。半導(dǎo)體中的載流子濃度越大，則當(dāng)電子只占據(jù)導(dǎo)帶底附近的一些能級(jí)、空穴只占據(jù)價(jià)帶頂附近的一些能級(jí)時(shí)，就需要考慮泡里不相容原理的限制，即必須認(rèn)為這些載流子應(yīng)該遵從量子的統(tǒng)計(jì)分布——F-D分布； 一是摻雜濃度較低，半導(dǎo)體中的載流子濃度不大，則電子只占據(jù)導(dǎo)帶底附近的一些能級(jí)，空穴只占據(jù)價(jià)帶頂附近的一些能級(jí)，不需要考慮泡里不相容原理的限制，即可認(rèn)為這些載流子遵從經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)分布；例如n型半導(dǎo)體，當(dāng)摻雜濃度很高時(shí)，導(dǎo)帶中的載流子——電子的濃度很大，不可能所有的電子都分布在最低的若干個(gè)能級(jí)上，這時(shí)就需要考慮泡里不相容原理的限制——一條能級(jí)上只能有自旋相反的兩個(gè)電子。這時(shí)的電子就稱為是簡(jiǎn)并載流子，相應(yīng)的半導(dǎo)體就稱為簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。否則，當(dāng)摻雜濃度很低時(shí)，電子數(shù)量不多，則不需要考慮泡里不相容原理的限制，則為非簡(jiǎn)并狀態(tài)。 ② 溫度較低。 溫度較高，則載流子的能量相應(yīng)的較大，載流子所能夠占據(jù)的能級(jí)數(shù)目較多，這時(shí)即使半導(dǎo)體中有較多的載流子，但是這些載流子可以在許多能級(jí)中分布，所以也不需要考慮Pauli不相容原理的限制，因此也可以看成為經(jīng)典的載流子。 這就是說，低摻雜的半導(dǎo)體和較高溫度下的半導(dǎo)體，都可以認(rèn)為是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。 ③ 有效質(zhì)量m*較小。 載流子的有效質(zhì)量m*較大，這種載流子的de Broglie波的波長(zhǎng)l= h/(2m*E)1/2較短，波動(dòng)性不明顯，則可看成為經(jīng)典的載流子，它們遵從經(jīng)典的統(tǒng)計(jì)分布。 總之，在三個(gè)以上條件下，載流子即容易出現(xiàn)量子特性，這時(shí)的載流子就是簡(jiǎn)并載流子。 以簡(jiǎn)并載流子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體就是簡(jiǎn)并半導(dǎo)體，否則，若是以非簡(jiǎn)并載流子導(dǎo)電為主的半導(dǎo)體就是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體。 前兩種情況是可以人為控制的。所以，低摻雜的半導(dǎo)體或者高溫下的半導(dǎo)體，都將是非簡(jiǎn)并半導(dǎo)體 |
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最近遇到了一個(gè)問題想請(qǐng)教樓主，對(duì)于簡(jiǎn)并的N型半導(dǎo)體和簡(jiǎn)并的p型半導(dǎo)體構(gòu)成的隧道結(jié)是否有一些直接的表征手段呢，我是化學(xué)背景的，不是很懂 http://www.gaoyang168.com/bbs/viewthread.php?tid=6088097&fpage=1 |
9樓2013-07-05 10:22:35
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