晶体具有原子排列在空间中的长程周期性_固体结构与半导体

晶体具有原子排列在空间中的长程周期性。非晶材料缺少晶体那样的长程平移有序。晶格是描述周期结构的理想几何点阵。晶胞通过重复平移可以构建整个晶体结构。同种元素可以因晶体结构不同而性质迥异。金刚石与石墨的差异与碳原子连接方式有关。晶体缺陷会显著影响材料的力学和电学性质。

二极管的整流特性与结区势垒变化有关。晶体管能够通过控制信号调节电流流动。光伏效应把吸收光产生的载流子转化为电输出。太阳能电池不能把全部入射太阳能转成电能。发光二极管通过载流子复合释放光子。发光颜色与半导体能带结构密切相关。超导态具有零直流电阻等特殊性质。

空位是晶格位置缺少正常粒子的一类缺陷。位错属于影响晶体塑性变形的线缺陷。晶界连接取向不同的相邻晶粒区域。声子是晶格集体振动的量子化描述。声子并不是晶体内部独立存在的普通小球。电子能带源于晶体中大量原子态的相互作用。价带与导带之间可能存在不允许电子占据的带隙。金属具有较易参与导电的电子态结构。

绝缘体的较大带隙限制常温下的载流子产生。半导体导电性位于典型金属与绝缘体之间。本征半导体中的电子和空穴成对产生。空穴描述价带中缺少电子所形成的有效载流行为。掺杂可以改变半导体载流子的浓度与类型。施主杂质通常为半导体提供额外电子。受主杂质通常有助于形成空穴载流子。结区内建电场影响电子与空穴的迁移。