金属と半导体.PDF

11.金属と半導体 　金属導体で電流を良く流す イオン に対し、半導体ほとんど電流を 流さない。しかし、実いずれも結 晶構造で、そ電子構造も非常に 似通っている。 　金属と半導体違い軌道（電 最外殻軌道 子が入り得る通り道）に入っている 電子が詰まっていて動けない。 電子数違いである。 シリコン（半導体）結晶電子構造 　結晶構造に由来するこ共通 メカニズムを使って、現代 電子技術を支える半導体動 作原理を理解することができる。 最外殻に電子隙間がある。 金属結晶電子構造 波として電子 　2個電子が作る干渉パター 光電子エネルギー ンや、光電子エネルギーが E 仕事関数をφとす a 波長に依存する事実、物質 ると、 E =hν-φ が波性質を持つことを示し a となる。 ている。電子に限らず、あらゆ る物体波として性質を 持っていて、そ運動量pとエ ネルギーE、波波数kと周 波数νと結びついていることが 知られている。 電子干渉パターン E=hν 振動数 ν 微視的なイメージ p=hk 波数ベクトルk 比例定数hプランク定数。 エネルギー 巨視的なイメージ E 運動量p ブロッホ関数 電子波動関数 　金属ような結晶中で、原子核 が周期的な電気的ポテンシャルを 作っている。そこを通過する電子よ ポテンシャル うな荷電粒子、波動関数がポテン シャルと干渉するため、結晶周期 k 整数分1波長を持つ。こような