ettore vittone: dip. fisica sperimentale, università di torino; a.a. 2007-2008 fisica dei...

Ettore Vittone: Dip. Fisica Sperimentale, Università di Torino; A.A. 2007-2008Fisica dei Dispositivi Elettronici e Sensori; Laurea in Fisica; Fisica Stato Solido II, Laurea in

Scienza dei Materiali

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Figure 2.1. Typical range of conductivities for insulators, semiconductors, and

conductors.



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El. Z Gr. Core

C 6 IV 2s2 2p2

Si 14 IV 3s2 3p2

Ge 32 IV 4s2 4p2

El. Z Gr. Core El. Z Gr. Core

B 5 III 2s2 2p1 N 7 V 2s2 2p3

Al 13 III 3s2 3p1 P 15 V 3s2 3p3

Ga 31 III 4s2 4p1 As 33 V 4s2 4p3

In 49 III 5s2 5p1 Sb 51 V 5s2 5p3

Composti III -V: GaA s, GaP, InSb, InP, GaN, BN, …..

El. Z Gr. Core El. Z Gr. Core

Cd 48 II 5s2 Te 52 VI 5s2 5p4

Zn 30 II 4s2 Se 34 VI 4s2 4p4

Composti II -VI: CdTe, CdSe, ZnTe, …..

GaAs: costante reticolare 0.56533 nm

AlAs: costante reticolare 0.56605 nm

Miscele solide o composti ternari: Ga xAl1-xAs, InxGa1-xAs

Composti quaternari: Ga xIn1-xAsyP1-y

Applicazioni in optoelettronica ed elettronica veloce

C: costante reticolare 0.356 nmSi: costante reticolare 0.543 nmGe: costante reticolare 0.565 nm



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IBRIDIZZAZIONE DEGLI ORBITALI ATOMICI

Sp3: simmetria tetraedrica

Esempio: CarbonioORBITALI ATOMICI

Esempio: Carbonio-atomo isolato



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SIGMA BOND



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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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Figure 2.11. (a) A tetrahedron bond. (b) Schematic two-dimensional representation

of a tetrahedron bond.

Legame tetraedrico Rappresentazione bidimensionale di un legame tetraedrico



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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).

Figure 2.2. A generalized primitive unit cell.



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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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Densità del silicio = 2.33 g/cm3

Massa atomica = 28.09 gDensità atomica del silicio = 5·1022 atomi/cm3

Costante reticolare del silicio = 0.543 nmDistanza fra primi vicini nel silicio = 0.235 nmDensità superficiale di atomi nel silicio nei piani(100) : 6.78 atomi/nm2

(110) : 9.59 atomi/nm2



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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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Figure 2.16. The parabolic energy (E) vs. momentum (p) curve for a

free electron.

Figure 2.17. A schematic energy-momentum diagram for a special semiconductor with mn = 0.25 m0

and mp = m0.

0

2

2m

pE

1

2

2

dp

Edmn



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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).

SiliconEg = 1.12 eV GaAs

Eg = 1.42 eV



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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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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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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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