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半导体中k的值（半导体中k的值怎么算）
发布时间：2023-04-08 18:17:31
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大家好！今天让创意岭的小编来大家介绍下关于半导体中k的值的问题，以下是小编对此问题的归纳整理，让我们一起来看看吧。
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本文目录:
一、半导体物理学的semiconductor physics
半导体物理学的发展不仅使人们对半导体有了深入的了解，而且由此而产生的各种半导体器件、集成电路和半导体激光器等已得到广泛的应用。
典型的半导体主要是由共价键结合的晶体。如硅、锗的晶体具有金刚石结构（图1），Ⅲ-Ⅴ化合物以及一些Ⅲ-Ⅵ化合物具有闪锌矿结构（图2）或纤锌矿结构（图3）。这些都是最典型的共价键结合的晶体结构，其中每个原子由四个共价键与近邻原子相结合。 能带中的电子态是用一个波数矢k标志的，它的意义近似于一个自由电子的德布罗意波的波数。为了展示能带中的电子态，往往采用以k为坐标的“k空间”， k空间中的一点表示一个电子态(不计自旋),k的取值限于环绕原点的一个具有晶体对称性的多面体区域，称为布里渊区。图5表示金刚石(或闪锌矿)晶体的布里渊区。一个能带的具体结构是由k空间中的能量函数E(k)描述的，E(k)代表能带中电子态k的能量。
波矢k和E(k)函数决定着电子的动力学性质；将k称为电子的准动量，在外力F作用下，准动量的变化服从类似牛顿第二定律的规律：
,
等于在k状态的电子的平均速度，所以，在外力F作用下，电子产生下列加速度
。
由此可见，起着类似于惯性质量的倒数作用，但它一般是一个张量，其倒数称为有效质量。
半导体价带以上的能带称为导带。在价带最高量能（价带顶）和导带最低能量（导带底）之间的能区称为禁带隙（简称禁带）。 半导体的本征吸收光谱直接反映半导体的能带结构（实际测量则可以间接通过反射光谱及各种调制光谱的方法）。本征吸收光谱是由价带电子吸收光子而跃迁到导带所产生的。因为光子的动量很小，一个状态k的价带电子跃迁到导带中相同k的状态（准动量守恒），所吸收的光子能量为
,
Ec(k)和Ev(k)分别表示导带和价带的能量函数。这个跃迁过程形象地表示在图6中；由于k 可以遍及整个布里渊区，因而形成连续的本征吸收光谱。 在布里渊区的某些对称点（如图5中的Γ，X，L 等），E(k)－Ev(k)的一次微商为0，因此可以是极小值、极大值或是鞍点，反映在本征光谱上成为几种不同形式的奇点。解释本征光谱往往借助于对这类奇点的分析，从而与k空间的能带结构联系起来。目前各种半导体的能带结构就是根据近似的理论计算结合实测的本征光谱求得的。例如，为此常用所谓经验赝势的方法（见固体的能带）。这种方法是用只包含几个参数的所谓“赝势”近似描述电子在晶体内的势能场，从理论上计算出能带结论，然后通过拟合本征光谱的数据（如各奇点处的光子能量）反过来确定赝势中的参数。
对于能量小于禁带宽的光子显然没有本征吸收；当光子能量达到禁带宽时，本征吸收开始，称为本征吸收边。一般的半导体可以区分为两类情形，形象地表示在图7a和图7b中。两图中的箭头都表示对应于吸收边的电子跃迁。在图7a的情形，导带底和价带顶都位于k=0，所以吸收边的电子跃迁符合k不变的要求，这样的半导体称为直接带隙半导体。在图7b的情形，导带底不在k=0,电子从价带顶跃迁到导带底，准动量是不守恒的，所以本来是不允许的；实际上实现这一跃迁是借助于同时还吸收或发射一个声子，以补偿电子准动量的变化。这样的半导体称为间接带隙半导体。 本征吸收的过程在导带中产生一个电子，同时在价带中产生一个空穴（即价带中的空能级）；其逆过程是电子与空穴复合（即导带电子填充价带中的空能级─空穴），同时发射光子。直接带隙半导体（如砷化镓、锑化铟、磷化铟等），在吸收边的本征吸收和电子－空穴复合都比间接带隙半导体（如硅、锗、磷化镓等）强很多。
由于本征吸收产生的一对电子和空穴之间存在库仑吸引力，它们可以形成类似氢原子的束缚态，称为激子。所以，实际上在低于禁带隙能量还存在相应的激子吸收谱线，同时电子和空穴间的库仑作用也影响吸收边附近的光谱强度分布。图8是直接带隙半导体砷化镓的本征吸收边和激子谱。
强光照射下，本征吸收在锗、硅等半导体内产生高浓度的电子和空穴，它们迅速形成激子。在足够低的温度下，发现这种激子气可以发生相变，形成由电子和空穴组成的“液滴”，称为电子-空穴液滴。近年来，对这种电子－空穴液滴构成的特殊物质状态，从实验和理论上都进行了集中深入的研究。 实际的半导体都不是绝对完整和纯净的晶体。一方面为了控制半导体的性质，往往有意在半导体中掺进某些杂质元素；另一方面，在半导体中还不可避免地存在由于原材料或制备过程引入的各种杂质。而且，材料制备的高温过程还在半导体中引入空位和间隙原子等点缺陷，它们往往还要进一步发生凝聚或与杂质原子聚合等变化，构成更为复杂的缺陷及络合体。所有这些杂质和缺陷都可以对半导体的物理性质发生重要的影响。
半导体中的杂质或缺陷可以束缚电子或空穴，形成能量在禁带中的局域态（即电子被限制在某一局部区域的量子态）。一般把它们区分为浅能级和深能级。浅能级指能量很靠近导带底的电子束缚态，或能量很接近价带顶的空穴束缚态。浅能级中的电子或空穴，在稍高的温度（如室温）就基本上电离而成为在导带中的自由电子和价带中的自由空穴，起导电作用。这样的自由的电子或空穴统称载流子。 半导体中的深能级所包括的范围十分广阔，可以是单个的杂质原子或缺陷，也可以是杂质和缺陷的络合体。它们往往可以连续接受几个电子，在禁带中形成多重能级，各对应于不同的电荷态。
半导体的深能级杂质可以提供电子和空穴复合的渠道，起“复合中心”的作用，其具体过程是，导带电子落入深能级，然后再落入价带的空能级；其总效果是消灭一对电子和空穴，即电子-空穴复合。这个过程也可以看做是深能级先后俘获一个电子和一个空穴。复合的逆过程就是电子-空穴对的产生，它可以看做是深能级先后发射一个电子和一个空穴。
二、半导体物理中，能带中的电子为什么会存在-k状态？k状态中的k的具体含义是k层的电子么？
k是波矢量，能带中存在电子和空穴的运动方向归一化之后就有一个—k,所以能带有两只，但是因为空穴和电子的有效质量不一样，实际上能带图不是对称的。
三、数字万用表电阻档的k和m代表什么意思
在电阻档，K代表该档位是KΩ，即千欧姆。M代表MΩ，即兆欧姆。
数字万用表电阻档的k和m应该是大写的K和M，注意小写m和大写M在这里标注代表不同的意义。如果是小写m代表的是毫欧姆，而大写M代表的是兆欧姆。
扩展资料：
在电阻挡测量电阻。电阻值变化很大，从几毫欧（mΩ）的接触电阻几十亿欧姆的绝缘电阻。许多数字多用表测量电阻小至0.1欧姆，某些测量值可高至300兆欧（300，000，000ohms）。
必须在关掉电路电源的情况下测量电阻，否则对表或电路板会有损坏。某些数字多用表提供了在电阻方式下误接入电压信号时进行保护的功能。不同型号的数字多用表有不同的保护能力。
在进行低电阻的精确测量时，必须从测量值中减去测量导线的电阻。典型的测试导线的阻值在0.2Ω到0.5Ω之间。如果测试导线的阻值大于1Ω，测试导线就要更换了。
如果数字多用表为测量电阻提供小于0.6V的直流电压，就可以测量电路板上由二极管或半导体隔离的电阻值。从而不用将电阻拆下来就可以测试。
参考资料：百度百科——数字万用表
四、半导体物理中所讲得k空间究竟是什么空间啊？（越形象越好，谢谢？）
k空间==波矢空间。
以上就是关于半导体中k的值相关问题的回答。希望能帮到你，如有更多相关问题，您也可以联系我们的客服进行咨询，客服也会为您讲解更多精彩的知识和内容。
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