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1.1 引言
半导体器件物理学与半导体材料自身的物理特性有着天然的依赖关系。本章总结和回顾了半导体的基础物理和性质。它仅代表众多半导体文献的很小一部分，只有那些与器件工作相关的论题收入在这里。如果读者想对半导体物理学有更为详细的研究，可查阅Dunlap[1]、 MadelungE [2]、、MollEMossE[4]、SmithE[5]、Boer[6]、Seeger[7]及Wan[8]等人编著的标准教科书或参考书，这里也仅列出了少数几本。
为了把大量资料浓缩在一章内，本章汇集了来源于实验数据的四个表格（一些在附录中）和三十余幅图片，重点讲述两种最重要的半导体材料：硅（Si）和砷化镓（GaAs）。硅材料已得到了广泛的研究并应用于各类商用电子产品中。近些年，人们对砷化镓进行了深入的研究，已研究清楚砷化镓的特殊性质是其可供光电应用的直接带隙能带结构，以及可产生微波的谷间载流子输运和高迁移率特性。
1.2 晶体结构
1.2.1 原胞和晶面
晶体是具有周期性重复排列的原子的集合，将可以被重复并形成整块晶体的最小原子排列称为原胞，其尺度由晶格常数a表示，图1.1给出了一些重要原胞结构。
许多重要的半导体具有属于四面体的金刚石或闪锌矿晶格结构，即每个原子被位于正四面体顶角的四个等距紧邻原子包围，两个紧邻原子之间的键由自旋相反的两个电子形成。金刚石和闪锌矿晶格可认为是两个面心立方晶格（fee）的套构，对于金刚石晶格，例如硅（图1.1（d）），所有原子是相同的硅原子；而对于闪锌矿晶格，如砷化镓（图1.1（e）），一个格点上为镓原子，另一为砷原子，砷化镓是Ⅲ-V族化合物，它由周期表的Ⅲ族元素和V族元素构成。
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