金刚石结构和闪锌矿结构的异同

金刚石结构和闪锌矿结构的异同：

闪锌矿结构除去由两类不同原子占据着晶格的交替位置外，与金

刚石结构是完全相同的。两种不同原子之间的化学键主要是共价键，

同时又具有离子键成分即混合键。

因此闪锌矿结构在半导体特性及电

学、光学性质上除与金刚石结构有许多相同处外又有许多不同之处。

能带结构：

1

）带隙结构

;

直接带隙：导带底和价带顶位于

k

空间同一点。

间接带隙：导带底和价带顶位于

k

空间不同点。

2) 

导带结构

半导体材料的导带结构是比较复杂的，

对材料的性能和应用有明

显的影响，下面以

Si

、

Ge

、

GaAs

为例作简单介绍：

a)

实验发现

GaAs

的导带底附近等能面形状为球面，

Ge

、

Si

的等能面

为旋转椭球面。因此

GaAs

的许多性质

(

如电阻率、磁阻效应等

)

呈各

向同性，可用标量表示

, Ge

、

Si

的许多性质呈各向异性。

b)

如果导带极值不在

k

空间原点，按对称性的要求，必然存在若干个

等价的能谷，人们把具有数个能谷的半导体称为多能谷半导体，如

Ge

和

Si

是典型的多能谷半导体。相反，如果导带极值在

k

空间原点

处，只有单个极值，人们把此种半导体称为单能谷半导体，如

GaAs

为单能谷半导体。

c) 

多能谷半导体可用来制作压阻器件。如

Si

的导带底处在（

100)

方

向，距原点约

5

/

6

处，因此它有

6

个对称的等价能谷，且每个等能面

为旋转椭球面，

电子的纵向有效质量大于横向有效质量，

因而沿椭球