Figure 2.1. Typical range of conductivities
for insulators, semiconductors, and
conductors.
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1
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2
El.
Z
Gr.
Core
C
6
IV
2s 2 2p 2
2
2
C: costante reticolare 0.356 nm
Si: costante reticolare 0.543 nm
Ge: costante reticolare 0.565 nm
Si
14
IV
3s 3p
Ge
32
IV
4s 2 4p 2
El.
Z
Gr.
Core
El.
Z
Gr.
Core
B
5
III
2s 2 2p 1
N
7
V
2s 2 2p 3
Al
13
III
3s 2 3p 1
P
15
V
3s 2 3p 3
Ga
31
III
4s 2 4p 1
As
33
V
4s 2 4p 3
In
49
III
5s 2 5p 1
Sb
51
V
5s 2 5p 3
Composti III -V: GaA s, GaP, InSb, InP, GaN, BN, …..
El.
Z
Gr.
Core
El.
Z
Gr.
Core
2
Te
52
VI
5s 2 5p 4
Se
34
VI
4s 2 4p 4
Cd
48
II
5s
Zn
30
II
4s 2
Composti II -VI: CdTe, CdSe, ZnTe, …..
GaAs: costante reticolare 0.56533 nm
AlAs: costante reticolare 0.56605 nm
Miscele solide o composti ternari: Ga xAl 1-xAs, In xGa 1-xAs
Composti quaternari: Ga xIn 1-xAs yP1-y
Applicazioni in optoelettronica ed
elettronica veloce
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3
IBRIDIZZAZIONE DEGLI
ORBITALI ATOMICI
Sp3: simmetria tetraedrica
Esempio: Carbonio
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ORBITALI ATOMICI
Esempio: Carbonio-atomo isolato
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4
SIGMA BOND
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5
Diamond lattice
Zincblende lattice
COORDINATE DEI NODI IN UNA CELLA DI DIAMANTE
(0,0,0) (0,1,0) (1,0,0) (0,0,1) (1,1,0) (1,0,1) (0,1,1) (1,1,1)
(½, ½,0) (½,0 ½) (0, ½, ½) (½, ½,1) (½,1, ½) (1, ½, ½)
(1/4,1/4,1/4) (3/4,3/4,1/4) (3/4,1/4,3/4) (1/4,3/4,3/4)
8 NODI PROPRIAMENTE CONTENUTI IN UNA CELLA
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6
Figure 2.11. (a) A tetrahedron bond. (b)
Schematic two-dimensional representation
of a tetrahedron bond.
Legame tetraedrico
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Rappresentazione
bidimensionale di un
legame tetraedrico
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7
Figure 2.2. A generalized primitive unit cell.
Figure 2.3. Three cubic-crystal unit cells. (a) Simple cubic (only Po). (b) Body-centered cubic (e.g.
Na, W). (c) Face-centered cubic (e.g. Al, Cu, Au, Pt).
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8
Trovare le intercette in termini di numeri interi di
piani reticolari
Prendere i reciproci e ridurli ai più piccoli dei tre
interi aventi lo stesso rapporto
Miller index per un singolo piano (hkl)
Per piani di equivalente simmetria [hkl]
Figure 2.5. A (623)-crystal plane.
Figure 2.6. Miller indices of some important planes in a cubic crystal.
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9
Densità del silicio = 2.33 g/cm3
Massa atomica = 28.09 g
Densità atomica del silicio = 5·1022 atomi/cm3
Costante reticolare del silicio = 0.543 nm
Distanza fra primi vicini nel silicio = 0.235 nm
Densità superficiale di atomi nel silicio nei piani
(100) : 6.78 atomi/nm2
(110) : 9.59 atomi/nm2
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10
Figure 2.14. Schematic
representation of an isolated
silicon atom.
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Figure 2.13. The splitting of a degenerate state into a band of
allowed energies.
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Figure 2.15. Formation of energy bands as a diamond lattice
crystal is formed by bringing isolated silicon atoms together.
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13
Figure 2.16. The parabolic energy
(E) vs. momentum (p) curve for a
free electron.
p2
E
2m0
d E
mn   2 
 dp 
2
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1
Figure 2.17.
A schematic energy-momentum diagram for a
special semiconductor with mn = 0.25 m0 and
mp = m0.
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Silicon
Eg = 1.12 eV
GaAs
Eg = 1.42 eV
Figure 2.18. Energy band structures of Si and GaAs. Circles (º)
indicate holes in the valence bands and dots (•) indicate electrons
in the conduction bands (GaAs m*=0.063 m; Si m*=0.19 m).
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15
Figure 2.19. Schematic energy band representations of (a) a conductor with two
possibilities (either the partially filled conduction band shown at the upper
portion or the overlapping bands shown at the lower portion), (b) a
semiconductor, and (c) an insulator.
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Figure 2.1. Typical range of conductivities
for insulators, semiconductors, and
conductors.
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17
Figure 2.12. The basic bond representation of intrinsic
silicon. (a) A broken bond at Position A, resulting in a
conduction electron and a hole. (b) A broken bond at
position B.
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18
Fonte: Dispense del corso di Dispositivi Elettronici, Prof. Carlo Naldi, Ed. CELID, 1996
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Fonte: Dispense del corso di Dispositivi Elettronici, Prof. Carlo Naldi, Ed. CELID, 1996
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