请问半导体物理中Ei代表什么

请问半导体物理中Ei代表什么,第1张

半导体物理中Ei代表能级 费米能级是温度为绝对零度时固体能带中充满电子的最高能级,常用EF表示。对于固体试样,由于真空能级与表面情况有关,易改变,所以用该能级作为参考能级。电子结合能就是指电子所在能级与费米能级的能量差。虽然严格来说,费米能级等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势;但是在半导体物理和电子学领域中,费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。一般来说,“费米能级"这个术语所代表的含义可以从上下语境中判断。

从能量的角度:费米能级是化学势,定义为系统增加一个电子引起自由能的变化。热平衡时由于吉布斯函数取极值,那多元系的化学势必须相同,也就是说费米能级相同。

从电子填充的角度:由于电子能级填充满足费米狄拉克分布,那么大于0K情况下填充概率为0.5时的能量就是费米能级。这是半导体中常用考虑的角度。

接触时由于电子能量的差异,电子会从费米能级高的地方流向费米能级低的地方。那么,费米能级低的地方由于负电势-V的存在,整体能量上升U=(-e)(-V)=eV,直到费米能级平齐,此时接触电势差V等于功函数之差。

当接触时费米能级对齐,半导体的结区能带弯曲。能带弯曲同样可以有两种理解方式:

从能量的角度:

从电子填充的角度:假设电子从半导体跑向金属表面,半导体表面电荷减少导致费米能级会更接近于价带。也就是说导带和价带会往上弯曲。

从能量的角度:正电荷分布于半导体表面,建立一个从半导体体内到界面的电场,因此表面电势相对于体内更低,能带向上弯曲。


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