Ees_35 1era Semana 2003

Anthoni Soler C.I 18880395 N° lista 35

Semiconductores Los Semiconductores son materiales que poseen propiedades intermedias de conducción. La Física del estado sólido constituye una parte importante de la Física cuántica . Con su ayuda podemos comprender las propiedades mecánicas, térmicas, eléctrico-magnéticas y ópticas propias de los sólidos. •Los Semiconductores son Cristales. •Las propiedades eléctricas del cristal dependen de: –La composición química. –El arreglo de los átomos en el cristal. •El crecimiento o la formación del cristal es muy importante para la Tecnología. •Los Semiconductores tienen una conductividad entre los metales y los aislantes. •Hay semiconductores del Grupo IV y Compuestos de los Grupos III y V. •Se pueden formar Semiconductores también de combinaciones de los Grupos II VI.

Tipos De Sólidos

•Monocristal: Tienen un alto grado de orden y periodicidad geométrica. •Policristal: Tiene un orden sólo en regiones con tamaño y dirección diferentes. •Amorfo: Presentan un orden sólo a nivel molecular.

Tipos de estructuras cristalinas

Cúbica simple

Cúbica centrada en el cuerpo

Cúbica centrada en la cara

Estructuras cristalinas de Diamante y Zincblende

La estructura cristalina del DiamanteLa estructura cristalina de tipo (silicio y germanio) Zincblende (Arseniuro de Galio)

El Enlace Atómico •Ley Natural:–La energía total de un sistema en equilibrio térmico tiende a alcanzar un mínimo. •Enlace Covalente:–Los electrones los comparten los átomos. •El Silicio y el Germanio forman enlaces covalentes. •Cada átomo de Silicio comparte sus cuatro electrones de valencia con los átomos vecinos. •Forman una estructura cristalina de diamante. •Otros enlaces:–Iónico, metálico, de Van de Walls.

Enlace Covalente en un cristal de silicio

El Cuanto de Energía

•Mecánica de Newton: •La Física Clásica: –Predice el movimiento de satélites y planetas. •Mecánica Cuántica: –Predice el comportamiento de partículas y ondas electromagnéticas •En los Semiconductores interesa el comportamiento del movimiento del electrón a través de la estructura cristalina. •Se usa la Mecánica Ondulatoria: –La Ecuación de Schrödinger. •El Efecto Fotoeléctrico. •Postulado de Planck: E= hv. h=6.625.exp(-34)J s

•Postulado de Einstein: E= hv (a). El Efecto Fotoeléctrico

Dualidad Onda Partícula

•Las ondas se comportan como partículas. •El Efecto Compton: •Postulado de D´Broglie: –Principio de Dualidad Onda-Partícula: –Las Ondas tienen comportamiento de Partículas y las Partículas de Ondas. –El Impulso del Fotón: •P=h/(long de Onda)

Frecuencia del espectro electromagnético. Rango visible y ultravioleta. Las longitudes de onda son muy cortas comparadas con el rango del espectro de radio frecuencia

La Ecuación de Onda de Schrödinger En mecánica cuántica, el estado en el instante t de un sistema se describe por un elemento del espacio complejo de Hilbert — usando la notación bra-ket de Paul Dura. Representa las probabilidades de resultados de todas las medidas posibles de un sistema. La evolución temporal de se describe por la ecuación de Schrödinger: Donde i: es la unidad imaginaria  ħ: es la constante de Planck reducida (h/2π) ; Ĥ: es el hamiltoniano, dependiente del tiempo en general, el observable corresponde a la energía total del sistema ; r: es el observable posición  P: es el observable impulso.

Bandas de Energía en los Sólidos Los electrones no pueden tener cualquier nivel de energía: los estados de energía están cuantificados. A un conjunto de niveles de energía muy cerca entre sí se lo denomina banda de energía y se la considera continua. No todas las bandas se ocupan uniformemente, sino que algunas son más probables de ser ocupadas que otras, incluso hay bandas totalmente desocupadas, o sea que la probabilidad de que un electrón tenga

Bandas de Energía en los Sólidos •Átomo de Hidrógeno de un electrón: –La energía del enlace está cuantizada. –Está sólo permitido valores discretos de energía para el electrón. –La densidad de la probabilidad radial: El electrón no se localiza a un radio fijo. •El modelo del Cristal: –Se extrapola el resultado del electrón. –Se obtiene el concepto de: a-Función de la Densidad de Probabilidad de un átomo aislado de hidrógeno. b-Superposición de •Banda Permitida. la funciones de la Densidad de Probabilidad de •Banda Prohibida. dos átomos adyacentes, c-Fraccionamiento del –El Problema de un Electrón en un estado n=1.

Bandas de Energía en los Sólidos

a-Esquema de un átomo de Silicio Aislado estados 3s y 3p del energía permitidas y prohibidas.

b-Fraccionamiento de los Silicio en bandas de