固體材料的存在形式一般可分為非晶(alnorphous)、多晶.(po1ycγstalline)和單晶(sing憶cγstal)°理想的單晶材料具有完整的原子或分子的周期性排列,整個(gè)單晶材料在三維空間中的排列是長(zhǎng)程有序的。H9DA4VH2GJAMCR-4EM晶格是構(gòu)成晶體材料周期性排列的最小結(jié)構(gòu)單元,其在三維空間規(guī)律性地重復(fù)排列組成了單晶材料。一般而言,半導(dǎo)體屬于單晶材料,其光電性質(zhì)不僅由化學(xué)組分決定,更會(huì)受單晶材料中原子排列影響。以最常見的硅半導(dǎo)體材料為例,單晶硅為類金剛石晶體結(jié)構(gòu),每個(gè)硅原子都與相鄰的4個(gè)硅原子成鍵形成四面體結(jié)構(gòu)(見圖5-7)。

    大部分的Ⅲ-V族化合物半導(dǎo)體為閃鋅礦緯構(gòu),如GaAs,其晶體結(jié)構(gòu)特征與金剛石結(jié)構(gòu)相似,每個(gè)Ga原子都與4個(gè)相鄰的As原子構(gòu)成四面體,同樣每個(gè)As原子也都與4個(gè)相鄰的Ga原子構(gòu)成四面體,這些結(jié)構(gòu)的周期性排列形成了GaAs單晶。閃鋅礦結(jié)構(gòu)的GaN是亞穩(wěn)態(tài)化合物,在大氣壓力下,C1aN晶體一般為六方纖鋅礦結(jié)構(gòu)(見圖5-8),是由Ga和N兩種原子各自組成的六方排列的雙原子層堆積而成。由于晶體結(jié)構(gòu)不同,閃鋅礦型GaN表現(xiàn)出與纖鋅礦型GaN不同的特性,其在300K時(shí)的禁帶寬度為3.2~3,3cV,低于纖鋅礦型GaN(3,39eV)。