"半导体物理问答题整理与解析：本征激发、禁带宽度、空穴特征及能带结构"

半导体物理问答题经典整理主要涉及半导体中的电子状态和能带结构方面的问题。下面是对每个问题的详细解答： 1-1、什么叫本征激发？温度越高，本征激发的载流子越多，为什么？试定性说明之。 本征激发是指在一定温度下，价带电子获得足够的能量被激发到导带成为导电电子的过程。在这个过程中，半导体中会出现成对的电子-空穴对。当温度升高时，禁带宽度会变窄，跃迁所需的能量变小，因此更多的电子会被激发到导带中。 1-2、试定性说明 Ge、Si 的禁带宽度具有负温度系数的原因。 禁带宽度的负温度系数指的是随着温度的升高，禁带宽度会变窄。这种现象在 Ge 和 Si 中是由于电子的共有化运动导致孤立原子的能级形成能带，即允带和禁带。当温度升高时，电子的共有化运动加剧，导致允带进一步分裂、变宽，从而使禁带相对变窄。相反，当温度降低时，禁带会相对变宽。 1-3、试指出空穴的主要特征。 空穴是电子跃迁到导带中形成的，因此空穴的主要特征与电子的特性相反。空穴的概念来源于电子跃迁，它描述的是没有被激发的价带位置，相当于一个正电子。空穴在半导体中的行为和导电过程中产生的导电电子是相互独立的。 1-4、简述 Ge、Si 和 GaAs 的能带结构的主要特征。 Ge、Si 和 GaAs 的能带结构具有一些主要特征。在 Ge 和 Si 中，存在四个能带，其中最高的能带是价带，而导带是最低的能带。而在 GaAs 中，它只具有两个能带，包括价带和导带。此外，在 Ge 和 Si 中，禁带宽度较小，而在 GaAs 中禁带宽度较大。 1-5、求一维晶体的能带宽度和能带底和能带顶的有效质量。 对于一维晶体，给定 E0 = 3eV 和晶格常数 a = 5х10-11m。通过计算，能带宽度可以通过减去能带顶和能带底的能量来得到。并且，能带底和能带顶的有效质量可以通过求导能量关于动量的二阶导数来得到。这些计算可以通过一些对应的方程和公式来完成。 通过对以上问题的回答，我们对半导体物理中的一些基本概念和关键问题有了更深入的理解。半导体材料的电子状态和能带结构对于我们理解和分析半导体器件的性能和行为具有重要意义。因此，对于这些问题的掌握和理解对于深入研究和应用半导体物理学具有重要意义。