半導体の場合とは? わかりやすく解説

半導体の場合

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2018/09/28 05:21 UTC 版)

価電子帯」の記事における「半導体の場合」の解説

ダイヤモンド構造あるいは閃亜鉛鉱構造をとる半導体は、四面体方向に手が伸びているsp3混成軌道によって元素同士結合しており、その結合性軌道によって価電子帯構成されている。一方伝導帯反結合性軌道によって構成されている。 s軌道p軌道エネルギー差が大きく、Γ点では軌道混成がないため価電子帯上端付近はほぼp軌道成分からなりバンド図上では上に凸なエネルギー分散関係になる。スピン軌道相互作用kp摂動取り入れることでバンド縮退解け重い正孔バンド軽い正孔バンド、スプリットオフバンドに分かれる。これは3つのp軌道、つまりpxpypz軌道軌道角運動量成分(軌道磁気量子数 m = -1, 0, 1)がそれぞれ異なることと、スピン角運動量(s = ± 1/2)を含めた全角運動量違い由来するシリコン(Si)やゲルマニウム(Ge)のような単一元素からなるIV半導体と、ヒ化ガリウム(GaAs)やヒ化インジウム(InAs)のような複数元素からなる化合物半導体では価電子帯構成している軌道成分違いがある。基本的には、価電子帯電気陰性度大き元素由来sp3混成軌道によって構成されている。 例えば、GaAsにおいてはGaとAsは共有結合結合しているものの、同時にイオン性の結合有している。電気陰性度違いによりGa原子とAs原子電荷偏り生じて電子はAs原子側に長い間滞在し価電子がAs原子軌道占有する。すると、マーデルングポテンシャルによってAs由来sp3混成軌道Ga由来sp3混成軌道エネルギー差が生じ価電子帯エネルギーの低いAs由来sp3混成軌道から構成されることになる。 表 話 編 歴 半導体分類 P型半導体 N型半導体 真性半導体 不純物半導体 種類 窒化物半導体 酸化物半導体 アモルファス半導体 磁性半導体 有機半導体 半導体素子 集積回路 マイクロプロセッサ 半導体メモリ TTL論理素子 バンド理論 バンド構造 バンド計算 第一原理バンド計算 伝導帯 価電子帯 禁制帯 フェルミ準位 不純物準位 自由電子 正孔 ドーパントドナー アクセプタ 物性物理学 トランジスタ バイポーラトランジスタ絶縁ゲートバイポーラトランジスタ 電界効果トランジスタ薄膜トランジスタ MOSFETパワーMOSFET CMOS HEMT サイリスタ静電誘導サイリスタ ゲートターンオフサイリスタ UJT 関連 ダイオード 太陽電池 関連項目 pn接合 ホモ接合 ヘテロ接合単一ヘテロ接合 ダブルヘテロ接合 空乏層 ショットキー接合 電子工学パワーエレクトロニクス電力用半導体素子 オプトロニクス 電子回路増幅回路 高周波回路 半導体工学 金属 絶縁体 カテゴリツリー コモンズ・カテゴリツリー この項目は、自然科学関連した書きかけの項目です。この項目を加筆・訂正などしてくださる協力者求めています(Portal:自然科学)。

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「半導体の場合」を含む「価電子帯」の記事については、「価電子帯」の概要を参照ください。

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