Semiconductors the Third Lecture

1. أشباه موصلاتالمحاضرة الثالثة Semiconductorsthe Third Lecture الثلاثاء 25/ 4/ 1435 ھ الاولى والثانية أ / سمر السلمي

2. Outline for today • مستويات الطاقة في الجوامد المتبلورة • مستويات الطاقة في بئر الجهد لذرة وذرتين وذرات السليكون • مستويات الطاقة في المدارات الاخير • شريط التوصيل والتكافؤ في المواد الصلبة • اشباه الموصلات المباشرة والغير مباشرة لشريط التوصيل والتكافؤ من علاقة الطاقة والزخم • الثقوب والإلكترونات (شحنات الحوامل) • الثقوب والإلكترونات (شحنات الحوامل) في مجال كهربي • الكتلة الفعالة

3. الجدول الدوري: • The periodic table: • مبدأ الاستبعاد لباوليPauli exclusion principle ينص علي انه يستحيل أن يكون لإلكترونين في ذرة واحدة نفس الاعداد الكمية. • مثال التوزيع الالكتروني لسليكون Si

4. الهيكل الالكتروني لذرة السليكون • Electronic structure of Si atom:

5. مستويات الطاقة في بئر الجهد لذرة السليكون: • Energy levels in potential well of Si atom: • بئر الجهد هنا يعتمد على • جهد كولوم • الطاقة هنا تحسب بالعلاقة

6. مستويات الطاقة في بئر الجهد لذرتين من السليكون: • Energy levels in potential well of two of Si atoms:

7. مستويات الطاقة في بئر الجهد لذرتين السليكون: • Energy levels in potential well oftwo of Si atoms: • عند اجتمع ذرتين أو أكثر تتراكب overlapمستويات التكافؤ valence level فيما بينها وتكون الاندماج الخطي للمدارات الذرية Linear Combination of Atomic Orbitals (LCAO) • عند حدوث التراكب في مستويات التكافؤ 3s , 3p تفقد هذه المستويات المدارية s و p شكلها الحقيقي (الكروية والأجراس) وتتهجين hybrid الى مستويات sp3 • أما بالنسبة للالكترونات فهي لم تعد تعرف من أي ذرة هي قادمة وبالتالي فهي تسبح في المستويات المتراكب بين الذرتين كإلكترون حر. • هذا الاندماج يتكون من مستوي مدراي مترابط bonding orbital ومستوي مدراي غير مترابطantibonding orbital

8. Bonding and anti-bonding orbitals:

9. مستويات الطاقة في بئر الجهد لذرات من السليكون: • Energy levels in potential well of Si atoms: • بنفس الطريقة عند اجتمع ذراتتتراكب مستويات التكافؤ valence level فيما بينها وتكون لاندماج الخطي للمدارات الذرية (LCAO) وهو يتكون من شريط مدراي مترابط bonding orbital band وشريط مدراي غير مترابطantibonding orbital band

10. مستويات الطاقة في بئر الجهد لذرات من السليكون: • Energy levels in potential well of Si atoms:

11. مستويات الطاقة في المدارات الاخير: • Energy levels at outer orbitals : شريطالتوصيل شريط مداري غيرمتربط فجوة النطاق شريط مداري متربط شريطالتكافؤ

12. شريط التوصيل والتكافؤ في المواد الصلبة: • Conduction and valence bands in solid: أشباه موصل عازل موصل

13. شريط التوصيل والتكافؤ في السليكون: • Conduction and valence bands in Si :

14. اشباه الموصلات المباشرة والغير مباشرة لشريط التوصيل والتكافؤ من علاقة الطاقة والزخم: • Direct and indirect semiconductors of conduction and valence bands in energy-momentum space • الدالة الموجية لإلكترون ينقل داخل الشبكة الدوري (periodic lattice) • بحيث دالة تعتمد على الشبكة • علاقة الطاقة بالزخم لالكترون • K هو المتجه الموجي • wave vector

15. اشباه الموصلات المباشرة والغير مباشرة لشريط التوصيل والتكافؤ من علاقة الطاقة والزخم: • Direct and indirect semiconductors of conduction and valence bands in energy-momentum space

16. اشباه الموصلات المباشرة والغير مباشرة لشريط التوصيل والتكافؤ من علاقة الطاقة والزخم: • Direct and indirect semiconductors of conduction and valence bands in energy-momentum space • http://www.ioffe.ru/SVA/NSM/Semicond/index.html

17. الثقوب والإلكترونات (شحنات الحوامل): • Holes and electrons (the charge carriers) : • طاقة لإثارة الالكترونات: مثل على زيادة الحرارة • زوج الكترون- ثقب electron-hole pair • حركة الالكترونات والثقوب : وعاءين أحدهما ممتلئ والأخر فارغ

18. الثقوب والإلكترونات (شحنات الحوامل) في مجال كهربي: • Holes and electrons (the charge carriers) in electric filed: • كثافة التيار في شريط التكافؤ الممتلئ قبل الإثارة • كثافة التيار في شريط التكافؤ الممتلئ بعد الإثارة

19. الثقوب والإلكترونات (شحنات الحوامل) في مجال كهربي: • Holes and electrons (the charge carriers) in electric filed:

20. الكتلة الفعالة : • Effective mass: • تعريفه ببساطة هو كتلة الحامل ( الالكترون او الثقب) بحيث يصف حركته داخل البلورة (هنا مادة شبة الموصل) في مجالات مختلفه (مثلا مجال كهربي أو مجال مغناطسي أو غيرها) كأنه جسيم حر. • للإلكترون • لثقب

21. الواجب الاول • وضعت الواجب في موقعي و سوف يكون اخر موعد لتسليم بعد اسبوعين يوم • 10 / 5 / 1435 هـ في موعد المحاضرة ولن اقبل بأي تأخيرلاني سوف احل الواجب ذلك الوقت ( في حالة توقعك للغياب ضعي الواجب في صندوق البريد قبل هذا اليوم أو ارسلي بالايميل قبل او اثناء موعد المحاضرة ) وأي استفسار عن موضوع الواجب يكون في الساعات المكتبية • يوم الثلاثاء من الساعة 10 الى الساعة 1 أو 12 يوم الخميس من الساعة 1 الى 3 • يمكن وضع أي اوراق او وجبات لك في صندوق البريد الخاص بيعند جناح هيئة اعضاء التدريس لقسم الفيزياء • سوف ارسل أي اعلان او اعتذار عن طريق البريد الالكتروني فالرجاء تحديث البريد الالكتروني لجميع الطالبات الساعات المكتبية

22. الساعة الفردية لمادة • موعد الاختبارات الدورية • الاختبار الدوري الاول : سوف يكون بعد الفصل الرابع تقريبا يوم (1/6 / 1435 هـ • الاختبار الدوري الثاني: سوف يكون بعد الفصل السابع تقريبا يوم 29/ 6/ 1435 هـ • اخر موعد لتسليم النشاط لجميع الطالبات • يوم 6/ 6 / 1435 هـ للنشاطات الفردية • هناك قائمة (باسم الطالبة – مقابلها اسم التطبيق) في مستند وورد في موقعي • سوف يكون هناك مقابلات فردية لكل طالبة في الساعات المكتبية عن موضوع النشاط (حضورك ومناقشتك لبحث معي له درجات )

23. Next class review • الروابط الكيميائية في اشباه الموصلات • انواع العيوب في البلورة • Chemical binding in semiconductors • Imperfections typesor crystallographic defect