真空能级：电子达到该能级时完全自由而不受核的作用, 我们通常所确定的能级位置，是以真空能级作为势能参考点，根据电子的能量得到的。作为参考点，当然认为是恒定的，这对于单一的材料，是非常肯定的,真空能级与费米能级之差，就是功函数

费米能级：严格意义上的费米能级是指指T=0K时，电子占据的最高能级为费米能级， 即，费米能等于费米子系统在趋于绝对零度时的化学势。反映电子在能带中填充能级水平高低的一个参数。但是在半导体物理和电子学领域中，费米能级则经常被当做电子或空穴化学势的代名词。
真空能级：电子达到该能级时完全自由而不受核的作用。
我们通常所确定的能级位置，是以真空能级作为势能参考点，根据电子的能量得到的。作为参考点，当然认为是恒定的，这对于单一的材料，是非常肯定的。
费米能级和真空能级是不同的。真空能级与费米能级之差，就是功函数。 对于某个半导体，其功函数是一定的。
当两种类型的半导体接触（例如n型和p型半导体接触），由于存在内建电势，n型半导体一侧的电子要想跃迁到真空能级所需要的能量增大，导带和价带能级相对降低。
希望能有帮助。

 

 

费米能级与真空能级

(2012-11-21 20:59:47)

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标签： 杂谈

分类： 半导体理论

我们在学习半导体物理时，曾经定义真空能级是恒定的，可是在pn结或肖特基接触的能带图中，往往看到弯曲的能带，这是为什么呢？
 
首先来看看什么是费米能级？
 
费米能级：通常大家看到半导体物理书给出是电子分布几率为1/2的能级；
不过需要有一个前提条件，热力学温度T>0K,即不等于零的时候。虽然这条件加上去没有意义，因为费米分布的讨论就是基于温度不等于零的。因为温度等于零的时候，各个能级上从最低能级开始都排满了电子，那么电子占据的最后一个能级即为费米能级，也就是说费米能级是指T=0K时，电子占据的最高能级为费米能级。
 
真空能级：电子达到该能级时完全自由而不受核的作用
 
我们通常所确定的能级位置，是以真空能级作为势能参考点，根据电子的能量得到的。作为参考点，当然认为是恒定的，这对于单一的材料，是非常肯定的。
 
功函数：真空能级与费米能级之差
 
对于某个半导体，其功函数是一定的。
当两种类型的半导体接触（例如n型和p型半导体接触），由于存在内建电势（因此内建电势产生的原因有真空能级、费米能级、功函数也说电子亲和势等不相等，存在一定的梯度），n型半导体一侧的电子要想跃迁到真空能级所需要的能量增大，导带和价带能级相对降低。
很多书上的能带图中，n型区一侧上方的真空能级也随着导带和价带的降低而降低，这可能是为了更好的确定功函数。实际上，真空能级应该是一条直线。