Fasta Tillståndets Fysik - Elektroniska material

Storlek: px

Starta visningen från sidan:

Download "Fasta Tillståndets Fysik - Elektroniska material"

Lina Ek
för 7 år sedan
Visningar:

1 Fasta Tillståndets Fysik Elektroniska material Formelsamling 00 Elektroner klassiskt F q( E+ v B) U R I, J σe N J ( e)v V d Lorentzkraft Ohms lag v d ee τ m Drifthastighet τ kollisionstid md + dt τ v F Rörelseekvation μ e τ m Mobilitet σ e nτ σ m σ enμ ρ e + epμ h Konduktivitet J e dn ed e dx (elektroner) Diffusionsström J h dp ed h dx (hål) D μ kt e Einsteins relation Vågutbredning v p ω k fashastighet v g ω k grupphastighet 0 January 0

2 Frielektronmodellen Hψ d ψ m dz Eψ Schrödingerekvationen för en fri elektron ψ( z) e ikz E k m pψ dψ i kψ p dz h λ i Ψ t HΨ, Hψ Eψ Ψ( zt, ) ψ z ( )e iet e L i kz Et ZE ( )de C EdE C 4πL 3 ( m) 3/ h 3 Tillståndstäthet i 3 dim h E F 3 N m8π / 3 V Fermienergi (3dim) o ( E F benämns även E F i komp.) FE ( ) ( e E E F ) kt + FermiDirac fördelningsfunktion ( E F är Ferminivån) Δz Δp h Heisenbergs osäkerhetsrelation π c V k T E F Värmekapacitet per elektron) o ( E F benämns även E F i komp.) Bandstruktur Ur ( ) e 4πε o r Coulombpotential a o 4π ε o e m Bohrradien 0 January 0

3 E me 4 8ε o h Väteatomens grundtillstånd asinθ nλ Braggs lag dk dt F ext rörelseekvationen m E k effektiv massa v g ψ m k p ψ k E k elektronens hastighet Halvledare ( n N c e E C E F ) kt N c πm e * kt 3/ h elektronkoncentration ( p N v e E F E V ) kt N v πm h * kt 3 h hålkoncentration E F E g + 3 ktln m h * 4 m* e intrinsisk halvledare n p N c N v e E g kt n i massverkans lag n N c N D e E d kt E d donatorns bindningsenergi 0 January 0 3

4 pnövergången de dx ρ ( ε ε ) ε o ε o ε r r du dx E w x n + x p ε r ε o ( U o U) N A + N D e N A N D bristområdets vidd eu I I o e kt el h p no el ( ), I o e n po + τ h τ e diodekvationen L h och L e är diffusionslängd för hål resp. elektroner, τ h och τ e är livstid för hål resp. elektroner, C j A ε r ε o w kapacitans n po n no e eu o kt elektronkoncentrationerna på ömse sidor om pnövergången 4 0 January 0

5 Konstanter c m/s Ljushastigheten Js Plancks konstant evs h Js evs e C Elementarladdningen a o m Bohrradien m e kg Elektronmassan m p kg Protonmassan m e m n kg Neutronmassan k J/K Boltzmanns konstant ev/k N A kmol Avogadros konstant Ry ev Rydbergs konstant Ry cm ma o R J/(kmol K) allmänna gaskonstanten R N A k ε o As/Vm dielektriska konstanen för vakuum μ o Vs/Am permeabiliteten för vakuum 4π 0 7 Vs/Am μ B Am Bohr magnetonen μ B e m T Vs F Vs A m 0 January 0 5

6 kg m s J VAs 0,644 0 ev 7 u, kg 9 Electrical resistivities of selected elements Element ρ / 0 8 Ωm 77 K 73 K 373 K ( ρ T) 373 K ( ρ T) 73 K Li Na melted K melted Rb..0 melted Cs melted Cu Ag Au Be Mg Ca Sr 7 3 Ba 7 60 Nb Fe Zn Cd Hg 5.8 melted melted Al Ga melted In Tl Sn Pb Bi Sb January 0

7 0 January 0 7 Periodiska Systemet H Fr (3) 88 3 Li Na K Rb Cs Rn () Be 9.0 Mg Ca Sr Ba Ra (6) 88 Sc Y La Ti Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc (97) Re Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Cu Ag Au Zn Cd Hg He Ne Ar Kr Xe B Al Ga In Tl C Si Ge Sn Pb N P As Sb Bi O S Se Te Po (09) F Cl Br I At (0) Ac (7) Ce Th (3) Pr Pa (3) Nd U (38) 9 6 Pm (45) Np (37) 9 6 Sm Pu (44) Eu Am (43) Gd Cm (47) Tb Bk (47) Dy Cf (5) Er Fm (57) Tm Md (56) Yb No (54) 38 7 Lu Lw (57) Ho Es (54) 98 Symbol Atomic Weight electron configuration Atomic Number oxydation states Periodic Table of the Elements , ,3 +4,5,5 +5 +, ,3 +4,7 +4, ,6 +7 +,3,4 +,3,4 +,3 +,4 +,4 +, + +, , ,3 +,4 4 +,4 4 +,4 +,4 +,4 +,..,5,,3,5 3,5 3,5 3,5 +4,6 +4,6 +4,6 +,4 +,5,7 +,5 +,5 +7,, ,4,4 +5,6,4 +5,6 +,3,4 +5,6 +,3,4 +5,6,4 +,3

8 Density and Atomic Concentration of the Elements The data are given atmospheric pressure and room temperature, or at the stated temperature in deg K. H Li Na K 5K Rb 5K Cs 5K Fr Be.8.. Mg Ca Sr Ba Ra Sc Y La Ac Density in 0 3 kg m 3 Concentration in 0 8 m 3 Nearestneighbor distance in Å Ti Zr Hf V Nb Ta Cr Mo W Mn Tc Re Fe Ru Os Co Rh Ir Ni Pd Pt Ce Th Pr Pa Nd U Pm Np Sm Pu Eu Am Cu Ag Au Gd Cm Zn Cd Hg Tb Bk B Al Ga In Tl Dy Cf C Si Ge Sn Pb Ho Es N 0K.03 P As Sb Bi Er Fm O S Se Te Po Tm Md F Cl 93K.03.0 He K 0.05 (at 37 atm) Ne 4k Ar 4K Br 3K I At Kr 4K Xe 4K Rn Yb No Lu Lr 8 0 January 0

9 Ionization energies of alkali metal atoms and electron affinities of halogen atoms Alkali metal Ionization energy (ev) Halogen Electron affinity (ev) Li 5.39 F 3.40 Na 5.4 Cl 3.6 K 4.34 Br 3.36 Rb 4.8 I 3.06 Cs 3.89 At.8 Fr 4.0 Values of the energy gap between the valence and conduction bands in semiconductors, at absolute zero and at room temperature E g in ev E g in ev Crystal Gap 0 K 300 K Crystal Gap 0 K 300 K Diamond i 5.4 HgTe d 0.30 Si i.7. PbS d Ge i PbSe d αsn d PbTe d InSb d CdS d.58.4 InAs d CdSe d InP d.4.7 CdTe d.6.44 GaP i.3.5 ZnO GaAs d.5.43 ZnS GaSb d ZnTe d AlSb i.65.6 AgCl 3. SiC(hex) 3.0 AgI.8 Te d 0.33 Cu O.7 ZnSb TiO 3.03 Effective masses of electrons and holes Crystal E g in ev Electron Heavy hole Light hole mass, m mass, m hh m mass, m lh m m e InSb InAs GaSb GaAs January 0 9

10 Acceptor ionization energies of trivalent impurities in germanium and silicon, in ev B Al Ga In Si Ge Donor ionization energies of pentavalent impurities in germanium and silicon, in ev P As Sb Si Ge Carrier mobilities at room temperature Mobility, m Vs Mobility, m Vs Crystal Electrons Holes Crystal Electrons Holes Diamond GaAs Si GaSb Ge PbS InSb PbSe InAs PbTe InP AgCl AlAs 0.08 KBr (00 K) 0.0 Några materialparametrar Ge Si GaAs InAs m e m m h m E g ε r ev 0, 0,6 0,066 0,06 0,3 0,69 0,56 0,40 6,3,8,4, 0,66,,4 0,35 I denna tabell ges medelvärden av de effektiva massorna, som är lämpliga att användas i uppgifter. 0 0 January 0

Relevanta dokument

ICH Q3d Elemental Impurities

ICH Q3d Elemental Impurities Douglas Baxter, Lina Helin, Lars-Gunnar Omberg, Karin Ylinenjärvi, Kristina Svedenbjörk, Heidi Bernas, Ilia Rodushkin Right Solutions Right Partner www.alsglobal.com 1 Right