半导体常见的晶体结构

决定半导体材料的基本物理特性，即原子或离子的长程有序的周期性排列。按空间点阵学说，晶体的内在结构可概括为一些相同点在空间有规则地作周期性的无限分布。点子的总体称为点阵，通过点阵的结点可作许多平行的直线组和平行的晶面组。这样，点阵就成网格，称为晶格。由于晶格的周期性，可取一个以格点为顶点、边长等于该方向上的周期的六面体作为重复单元，来概括晶格的特征。固体物理学取最小的重复单元，格点只在顶角上。这样的重复单元只反映晶体结构的周期性，称为原胞。结晶学取较大的重复单元，格点不仅在顶角上，还可在体心和面心上，这样的重复单元既反映晶格的周期性，也反映了晶体的对称性。

常见的半导体的晶体结构有金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型和氯化钠型4种，如图和表所示。在三元化合物半导体中有部分呈黄铜矿型结构，金刚石型、闪锌矿型和氯化钠型结构可看成是由两套面心立方格子套构而成。不同的是，金刚石型和闪锌矿型是两套格子沿体

对角线的1/4方向套构，而氯化钠型则是沿1/2[100]方向套构金刚石晶格中所有原子同种，而闪锌矿和氯化钠晶格中有两种原子闪锌矿型各晶面的原子排布总数目与金刚石型相同，但在同一晶面或同一晶向上，两种原子的排布却不相同。纤锌矿型属六方晶系，其中硫原子呈六方密堆集，而锌原子则占据四面体间隙的一半，与闪锌矿相似，它们的每一个原子场处于异种原子构成的正四面体中心。但闪锌矿结构中，次近邻异种原子层的原子位置彼此错开60°，而在纤锌矿型中，则是上下相对的。采取这种方式使次近邻异种原子的距离更近，会增强正负离子的相互吸引作用，因此，纤锌矿型多出现于两种原子间负电性差大、化学键中离子键成分高的二元化合物中。

超晶格材料按形成它的异质结类型分为第一类、第二类和第三类超晶格。第一二三类超晶格第一类超晶格的导带和价带由同一层的半导体材料形成。第二类超晶格的导带和价带在不同层中形成，因此电子和空穴被束缚在不同半导体材料层中。第三类超晶格涉及半金属材料。尽管导带底和价带顶在相同的半导体层中产生，与第一类超晶格相似，但其带隙可从半导体到零带隙到半金属负带隙之间连续调整。[1] 超晶格又分以下几种1.组分超晶格：在超晶格结构中，如果超晶格的重复单元是由不同半导体材料的薄膜堆垛而成的 叫做组分超晶格2.掺杂超晶格：在同一种半导体中，用交替地改变掺杂类型的方法做成的新型人造周期性半导体结构的材料掺杂超晶格的优点：任何一种半导体材料只要很好控制掺杂类型都可以做成超晶格；多层结构的完整性非常好，由于掺杂量一般比较小，杂质引起的晶格畸变也较小，掺杂超晶格中没有像组分超晶格那样明显的异质界面；掺杂超晶格的有效能量隙可以具有从零到位调制的基体材料能量隙之间的任何值，取决于各分层厚度和掺杂浓度的选择。3.多维超晶格4.应变超晶格

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