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光子晶体简介

时间:2009-03-02 15:34来源: 作者: 点击:
21世纪是互联网高速发展的时代。半导体材料、硅单晶、集成电路和摩尔定律,现代计算机是微电子技术发展的结晶,它们利用和控制了电子的特性。如果了解基尔德尔定律和微光子技术
  

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  21世纪是互联网高速发展的时代。半导体材料、硅单晶、集成电路和摩尔定律,现代计算机是微电子技术发展的结晶,它们利用和控制了电子的特性。如果了解基尔德尔定律和微光子技术,控制了光子的特性,将会带来怎样的突破?

 

 

光子晶体简介 

  1.光子晶体

  2.晶体和半导体介绍

  3.能带理论

  4.光子晶体基本原理

  5.光子晶体的制备

 

1.光子晶体

  也许现在的你对光子晶体这个名字并不熟悉,然而正如20世纪初人们对硅这种半导体材料的懵懂一样,也许在21世纪末的时候,你将对这个名词耳熟能详。因为,到时从你的书桌上摆着的高速个人电脑(上百甚至上千G Hz的运算速度),到快速而便捷的网络设施,甚至直至你家中能够根据室内实际温度自动开关调节的空调系统,都可能要得益于这种前途光明的新型材料的伟大功劳。

  光子晶体是一个很前沿的话题,同时它也是一个很深奥的物理概念。要想把光子晶体解释清楚,并不是一件容易的事。但是要想了解它,可以先从它产生的背景说起。

   我们现在都知道,半导体在我们的生活中充当了重要的角色。利用它的一些区别于导体和绝缘体的特殊的性质,人们制造出了许多的现代固体电子与光电子器件。 收音机、电视、计算机、电话、手机等等无一不再应用着半导体制成的芯片、发光二极管(LED)等等元件。而给我们带来这么多便利的半导体材料大多是一些晶 体。

2.晶体和半导体介绍

  所谓的晶体,是指内部原子有序排列,形成一种周期性的重复结构,而往往就是这些重复性的结构存在,才决定了半导体的特殊性质。晶体又分单晶和多晶:\"\"

  单晶——在一块材料中,原子全部作有规则的周期排列,由于内部的有序性和规则性,其外形往往是某种规则的立体结构。
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  多晶——只在很小范围内原子作有规则的排列,形成小晶粒,而晶粒之间有无规则排列的晶粒界隔开。

  我们熟悉的硅、锗等晶体就属于单晶。 \"\"

  半导体分类:

  半导体可分为本征半导体、P型半导体、N型半导体。

  本征半导体:硅和锗都是半导体,而纯硅和锗晶体称本征半导体。硅和锗为4价元素,其晶体结构稳定。

   P型半导体:P型半导体是在4价的本征半导体中混入了3价原子,譬如极小量(一千万之一)的铟合成的晶体。由于3价原子进入4价原子中,因此这晶体结构 中就产生了少一电子的部分。由于少一电子,所以带正电。P型的“P”正是取“Positve(正)”一词的第一个字母。\"\"

  N型半导体:若把5价的原子,譬如砷混入4价的本征半导体,将产生多余1个电子的状态结晶,显负电性。这N是从“Negative(负)”中取的第一个字母。

   二极管的原理:如图一是未加电场(电压)的情况P型载流子和N型载流子随机地在晶体中。若在图二中的N端施加正电压,在P端施加负电压,内部的载流子, 电子被拉到正电压方,空核被拉到负电压方,从而结合面上的载流子数量大大减少,电阻便增大了。如图三加相反电压,此时内部载流子通过结合面,变得易于流 动。换言之电阻变小,电流正向流动。\"\"

  请记住:二极管的正向导通是从P型指向N型,国际的标法是:三角形表示P型,横线是N型。二极管在0.6V以上的电压下电流可急剧移动,反向则无!

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