dos在半導體中是什麼

1. DOS圖怎麼看

用第一原理計算軟體開展的工作，分析結果主要是從以下三個方面進行定性/定量的討論：
1、電荷密度圖（charge density）；
2、能帶結構（Energy Band Structure）；
3、態密度（Density of States，簡稱DOS）。
電荷密度圖是以圖的形式出現在文章中，非常直觀，因此對於一般的入門級研究人員來講不會有任何的疑問。唯一需要注意的就是這種分析的種種衍生形式，比如差分電荷密圖（def-ormation charge density）和二次差分圖（difference charge density）等等，加自旋極化的工作還可能有自旋極化電荷密度圖（spin-polarized charge density）。所謂「差分」是指原子組成體系（團簇）之後電荷的重新分布，「二次」是指同一個體系化學成分或者幾何構型改變之後電荷的重新分布，因此通過這種差分圖可以很直觀地看出體系中個原子的成鍵情況。通過電荷聚集（accumulation）/損失（depletion）的具體空間分布，看成鍵的極性強弱；通過某格點附近的電荷分布形狀判斷成鍵的軌道（這個主要是對d軌道的分析，對於s或者p軌道的形狀分析我還沒有見過）。分析總電荷密度圖的方法類似，不過相對而言，這種圖所攜帶的信息量較小。
能帶結構分析現在在各個領域的第一原理計算工作中用得非常普遍了。但是因為能帶這個概念本身的抽象性，對於能帶的分析是讓初學者最感頭痛的地方。關於能帶理論本身，我在這篇文章中不想涉及，這里只考慮已得到的能帶，如何能從裡面看出有用的信息。首先當然可以看出這個體系是金屬、半導體還是絕緣體。判斷的標準是看費米能級和導帶（也即在高對稱點附近近似成開口向上的拋物線形狀的能帶）是否相交，若相交，則為金屬，否則為半導體或者絕緣體。對於本徵半導體，還可以看出是直接能隙還是間接能隙：如果導帶的最低點和價帶的最高點在同一個k點處，則為直接能隙，否則為間接能隙。在具體工作中，情況要復雜得多，而且各種領域中感興趣的方面彼此相差很大，分析不可能像上述分析一樣直觀和普適。不過仍然可以總結出一些經驗性的規律來。主要有以下幾點：
1） 因為目前的計算大多採用超單胞（supercell）的形式，在一個單胞里有幾十個原子以及上百個電子，所以得到的能帶圖往往在遠低於費米能級處非常平坦，也非常密集。原則上講，這個區域的能帶並不具備多大的解說/閱讀價值。因此，不要被這種現象嚇住，一般的工作中，我們主要關心的還是費米能級附近的能帶形狀。
2） 能帶的寬窄在能帶的分析中占據很重要的位置。能帶越寬，也即在能帶圖中的起伏越大，說明處於這個帶中的電子有效質量越小、非局域（non-local）的程度越大、組成這條能帶的原子軌道擴展性越強。如果形狀近似於拋物線形狀，一般而言會被冠以類sp帶（sp-like band）之名。反之，一條比較窄的能帶表明對應於這條能帶的本徵態主要是由局域於某個格點的原子軌道組成，這條帶上的電子局域性非常強，有效質量相對較大。
3） 如果體系為摻雜的非本徵半導體，注意與本徵半導體的能帶結構圖進行對比，一般而 言在能隙處會出現一條新的、比較窄的能帶。這就是通常所謂的雜質態(doping state)，或者按照摻雜半導體的類型稱為受主態或者施主態。
4） 關於自旋極化的能帶，一般是畫出兩幅圖：majority spin和minority spin。經典的說，分別代表自旋向上和自旋向下的軌道所組成的能帶結構。注意它們在費米能級處的差異。如果費米能級與majority spin的能帶圖相交而處於minority spin的能隙中，則此體系具有明顯的自旋極化現象，而該體系也可稱之為半金屬（half metal）。因為majority spin與費米能級相交的能帶主要由雜質原子軌道組成，所以也可以此為出發點討論雜質的磁性特徵。
5） 做界面問題時，襯底材料的能帶圖顯得非常重要，各高對稱點之間有可能出現不同的情況。具體地說，在某兩點之間，費米能級與能帶相交；而在另外的k的區間上，費米能級正好處在導帶和價帶之間。這樣，襯底材料就呈現出各項異性：對於前者，呈現金屬性，而對於後者，呈現絕緣性。因此，有的工作是通過某種材料的能帶圖而選擇不同的面作為生長面。具體的分析應該結合試驗結果給出。（如果我沒記錯的話，物理所薛其坤研究員曾經分析過$\beta$-Fe的(100)和(111)面對應的能帶。有興趣的讀者可進一步查閱資料。）
原則上講，態密度可以作為能帶結構的一個可視化結果。很多分析和能帶的分析結果可以一一對應，很多術語也和能帶分析相通。但是因為它更直觀，因此在結果討論中用得比能帶分析更廣泛一些。簡要總結分析要點如下：
1） 在整個能量區間之內分布較為平均、沒有局域尖峰的DOS，對應的是類sp帶，表明電子的非局域化性質很強。相反，對於一般的過渡金屬而言，d軌道的DOS一般是一個很大的尖峰，說明d電子相對比較局域，相應的能帶也比較窄。
2） 從DOS圖也可分析能隙特性：若費米能級處於DOS值為零的區間中，說明該體系是半導體或絕緣體；若有分波DOS跨過費米能級，則該體系是金屬。此外，可以畫出分波（PDOS）和局域（LDOS）兩種態密度，更加細致的研究在各點處的分波成鍵情況。
3） 從DOS圖中還可引入「贗能隙」（pseudogap）的概念。也即在費米能級兩側分別有兩個尖峰。而兩個尖峰之間的DOS並不為零。贗能隙直接反映了該體系成鍵的共價性的強弱：越寬，說明共價性越強。如果分析的是局域態密度（LDOS），那麼贗能隙反映的則是相鄰兩個原子成鍵的強弱：贗能隙越寬，說明兩個原子成鍵越強。上述分析的理論基礎可從緊束縛理論出發得到解釋：實際上，可以認為贗能隙的寬度直接和Hamiltonian矩陣的非對角元相關，彼此間成單調遞增的函數關系。
4） 對於自旋極化的體系，與能帶分析類似，也應該將majority spin和minority spin分別畫出，若費米能級與majority的DOS相交而處於minority的DOS的能隙之中，可以說明該體系的自旋極化。

2. 什麼叫半導體

鍺、硅、硒、砷化鎵及許多金屬氧化物和金屬硫化物等物體，它們的導電能內力介於導體和絕緣容體之間，叫做半導體。
半導體具有一些特殊性質。如利用半導體的電阻率與溫度的關系可製成自動控制用的熱敏元件（熱敏電阻）；利用它的光敏特性可製成自動控制用的光敏元件，像光電池、光電管和光敏電阻等。
半導體還有一個最重要的性質，如果在純凈的半導體物質中適當地摻入微量雜質測其導電能力將會成百萬倍地增加。利用這一特性可製造各種不同用途的半導體器件，如半導體二極體、三極體等。
把一塊半導體的一邊製成P型區，另一邊製成N型區，則在交界處附近形成一個具有特殊性能的薄層，一般稱此薄層為PN結。圖中上部分為P型半導體和N型半導體界面兩邊載流子的擴散作用（用黑色箭頭表示）。中間部分為PN結的形成過程，示意載流子的擴散作用大於漂移作用（用藍色箭頭表示，紅色箭頭表示內建電場的方向）。下邊部分為PN結的形成。表示擴散作用和漂移作用的動態平衡

3. 半導體是什麼意思

半導體

semiconctor

電導率(conctivity)介於金屬和絕緣體(insulator)之間的固體材料。半導體於室溫時電導率約在10ˉ10～10000/Ω·cm之間，純凈的半導體溫度升高時電導率按指數上升。半導體材料有很多種，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。鍺和硅是最常用的元素半導體；化合物半導體包括Ⅲ-Ⅴ 族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、Ⅱ-Ⅵ族化合物( 硫化鎘、硫化鋅等)、氧化物(錳、鉻、鐵、銅的氧化物),以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。除上述晶態半導體外，還有非晶態的有機物半導體等。

本徵半導體(intrinsic semiconctor) 沒有摻雜且無晶格缺陷的純凈半導體稱為本徵半導體。在絕對零度溫度下，半導體的價帶(valence band)是滿帶(見能帶理論)，受到光電注入或熱激發後，價帶中的部分電子會越過禁帶(forbidden band/band gap)進入能量較高的空帶，空帶中存在電子後成為導帶(conction band)，價帶中缺少一個電子後形成一個帶正電的空位，稱為空穴(hole)，導帶中的電子和價帶中的空穴合稱為電子 - 空穴對。上述產生的電子和空穴均能自由移動，成為自由載流子(free carrier)，它們在外電場作用下產生定向運動而形成宏觀電流，分別稱為電子導電和空穴導電。這種由於電子-空穴對的產生而形成的混合型導電稱為本徵導電。導帶中的電子會落入空穴，使電子-空穴對消失，稱為復合(recombination)。復合時產生的能量以電磁輻射（發射光子photon）或晶格熱振動（發射聲子phonon）的形式釋放。在一定溫度下，電子 - 空穴對的產生和復合同時存在並達到動態平衡，此時本徵半導體具有一定的載流子濃度，從而具有一定的電導率。加熱或光照會使半導體發生熱激發或光激發，從而產生更多的電子 - 空穴對，這時載流子濃度增加，電導率增加。半導體熱敏電阻和光敏電阻等半導體器件就是根據此原理製成的。常溫下本徵半導體的電導率較小，載流子濃度對溫度變化敏感，所以很難對半導體特性進行控制，因此實際應用不多。

雜質半導體(extrinsic semiconctor) 半導體中的雜質對電導率的影響非常大，本徵半導體經過摻雜就形成雜質半導體，一般可分為n型半導體和p型半導體。半導體中摻入微量雜質時，雜質原子附近的周期勢場受到干擾並形成附加的束縛狀態，在禁帶中產生附加的雜質能級。能提供電子載流子的雜質稱為施主(donor)雜質，相應能級稱為施主能級,位於禁帶上方靠近導帶底附近。例如四價元素鍺或硅晶體中摻入五價元素磷、砷、銻等雜質原子時，雜質原子作為晶格的一分子，其五個價電子中有四個與周圍的鍺（或硅）原子形成共價鍵，多餘的一個電子被束縛於雜質原子附近，產生類氫淺能級-施主能級。施主能級上的電子躍遷到導帶所需能量比從價帶激發到導帶所需能量小得多，很易激發到導帶成為電子載流子，因此對於摻入施主雜質的半導體，導電載流子主要是被激發到導帶中的電子，屬電子導電型，稱為n型半導體。由於半導體中總是存在本徵激發的電子空穴對，所以在n型半導體中電子是多數載流子，空穴是少數載流子。相應地，能提供空穴載流子的雜質稱為受主(acceptor)雜質，相應能級稱為受主能級，位於禁帶下方靠近價帶頂附近。例如在鍺或硅晶體中摻入微量三價元素硼、鋁、鎵等雜質原子時，雜質原子與周圍四個鍺（或硅）原子形成共價結合時尚缺少一個電子，因而存在一個空位，與此空位相應的能量狀態就是受主能級。由於受主能級靠近價帶頂，價帶中的電子很容易激發到受主能級上填補這個空位，使受主雜質原子成為負電中心。同時價帶中由於電離出一個電子而留下一個空位，形成自由的空穴載流子，這一過程所需電離能比本徵半導體情形下產生電子空穴對要小得多。因此這時空穴是多數載流子，雜質半導體主要靠空穴導電，即空穴導電型，稱為p型半導體。在p型半導體中空穴是多數載流子，電子是少數載流子。在半導體器件的各種效應中，少數載流子常扮演重要角色。

4. 什麼是半導體

半導體（ semiconctor），指常溫下導電性能介於導體（conctor）與絕緣體（insulator）之間的材料。半導體在收音機、電視機以及測溫上有著廣泛的應用。

如二極體就是採用半導體製作的器件。半導體是指一種導電性可受控制，范圍可從絕緣體至導體之間的材料。無論從科技或是經濟發展的角度來看，半導體的重要性都是非常巨大的。

今日大部分的電子產品，如計算機、行動電話或是數字錄音機當中的核心單元都和半導體有著極為密切的關連。常見的半導體材料有硅、鍺、砷化鎵等，而硅更是各種半導體材料中，在商業應用上最具有影響力的一種。

分類：

半導體材料很多，按化學成分可分為元素半導體和化合物半導體兩大類。

鍺和硅是最常用的元素半導體；化合物半導體包括第Ⅲ和第Ⅴ族化合物（砷化鎵、磷化鎵等）、第Ⅱ和第Ⅵ族化合物（ 硫化鎘、硫化鋅等）、氧化物（錳、鉻、鐵、銅的氧化物）,以及由Ⅲ-Ⅴ族化合物和Ⅱ-Ⅵ族化合物組成的固溶體（鎵鋁砷、鎵砷磷等）。

除上述晶態半導體外，還有非晶態的玻璃半導體、有機半導體等。

半導體的分類，按照其製造技術可以分為：集成電路器件，分立器件、光電半導體、邏輯IC、模擬IC、儲存器等大類，一般來說這些還會被分成小類。

此外還有以應用領域、設計方法等進行分類，雖然不常用，但還是按照IC、LSI、VLSI（超大LSI）及其規模進行分類的方法。此外，還有按照其所處理的信號，可以分成模擬、數字、模擬數字混成及功能進行分類的方法。

(4)dos在半導體中是什麼擴展閱讀：

發展歷史：

半導體的發現實際上可以追溯到很久以前。

1833年，英國科學家電子學之父法拉第最先發現硫化銀的電阻隨著溫度的變化情況不同於一般金屬，一般情況下，金屬的電阻隨溫度升高而增加，但巴拉迪發現硫化銀材料的電阻是隨著溫度的上升而降低。這是半導體現象的首次發現。

不久，1839年法國的貝克萊爾發現半導體和電解質接觸形成的結，在光照下會產生一個電壓，這就是後來人們熟知的光生伏特效應，這是被發現的半導體的第二個特徵。

1873年，英國的史密斯發現硒晶體材料在光照下電導增加的光電導效應，這是半導體又一個特有的性質。

半導體的這四個效應，(jianxia霍爾效應的余績──四個伴生效應的發現)雖在1880年以前就先後被發現了，但半導體這個名詞大概到1911年才被考尼白格和維斯首次使用。而總結出半導體的這四個特性一直到1947年12月才由貝爾實驗室完成。

在1874年，德國的布勞恩觀察到某些硫化物的電導與所加電場的方向有關，即它的導電有方向性，在它兩端加一個正向電壓，它是導通的；如果把電壓極性反過來，它就不導電，這就是半導體的整流效應，也是半導體所特有的第三種特性。同年，舒斯特又發現了銅與氧化銅的整流效應。

很多人會疑問，為什麼半導體被認可需要這么多年呢？主要原因是當時的材料不純。沒有好的材料，很多與材料相關的問題就難以說清楚。

參考資料：

網路-半導體

5. 什麼是半導體。說清楚點

半導體三個抄字基本完全失襲去字面的意義，即半導體並非是介於導體與絕緣體之間的簡單意義了，因為：1、導體、半導體、絕緣體三者無清晰的界限；2、半導體應用意義早已使其字面意義失去「光澤」材料。所以半導體不是導體、絕緣體之間的材料，而是人工人為產生的一種具有單向導電等一些特殊的材料。比如在硅、鍺內摻雜少量的其它元素，在電動勢作用下就會使內部空穴的朝向產生一致，這種一致就使電子類似客流，只能朝一個方向流動，所以PN結，即半導體的意義被單向導電的意義取替。