semiconductor physics review – bonds, bands

29
.... energizing Ohio for the 21st Century February 21, 2012 The University of Toledo, Department of Physics and Astronomy SSARE, PVIC Principles and Varieties of Solar Energy (PHYS 4400) and Fundamentals of Solar Cells (PHYS 6980) SEMICONDUCTOR PHYSICS REVIEW – BONDS, BANDS, EFFECTIVE MASS

Upload: hoangcong

Post on 10-Feb-2017

218 views

Category:

Documents


3 download

TRANSCRIPT

.... energizing Ohio for the 21st Century

February 21, 2012The University of Toledo, Department of Physics  and Astronomy

SSARE, PVIC

Principles and Varieties of Solar Energy (PHYS 4400)and

Fundamentals of Solar Cells (PHYS 6980)

SEMICONDUCTOR  PHYSICS REVIEW –

BONDS, BANDS, EFFECTIVE MASS 

.... energizing Ohio for the 21st Century

On today’s menu

• Review of semiconductor physics‐ bonds and bands in crystals‐ electrons and holes‐ valence/conduction bands, ‐HOMO‐LUMO concepts

• drift and diffusion• photogenerated carriers‐Absorption coefficient, depth dependence‐ direct vs. indirect gap 

• recombination mechanisms

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

LUMO

HOMO

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.haverford.edu/physics/songs/livingston/energybandslecture.pdf

Charge carriers increasingly “feel” the crystal potential 

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

At the Brillouin boundary

Transport and Nearly‐Free‐Electron Model

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

cosine

sine

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

Indirect Gap

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

Direct Gap

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

.... energizing Ohio for the 21st Centuryhttp://www.mse.ncsu.edu/WideBandgaps/classes/MSE%20704/Handouts/BZs&Bands.pdf

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT

.... energizing Ohio for the 21st CenturyFrom Semiconductors I, by R.W. Collins, UT