简并半导体英文解释翻译、简并半导体的近义词、反义词、例句

英语翻译：

【化】 degenerate semiconductor

分词翻译：

简并的英语翻译：

【化】 degeneracy

半导体的英语翻译：

semiconductor
【计】 quasi-conductor; SC
【化】 semiconductor
【医】 semiconductor

专业解析

简并半导体 (Degenerate Semiconductor)

简并半导体指掺杂浓度极高、费米能级 ((E_F)) 进入导带（N型）或价带（P型）的半导体材料。其载流子分布不再遵循经典玻尔兹曼统计，而需用量子力学中的费米-狄拉克统计描述，表现出类似金属的导电特性，但仍保留半导体能带结构。

核心特征

高掺杂浓度
掺杂原子密度通常超过 (10^{19} , text{cm}^{-3})，导致杂质能级扩展为杂质带，并与主能带重叠，使禁带宽度“消失”。例如，硅中磷掺杂浓度 > (3 times 10^{21} , text{cm}^{-3}) 时形成N型简并半导体。
费米能级位移
- N型简并：费米能级 (E_F) 位于导带底 ((E_C)) 之上，满足 (E_F - E_C > 3k_BT)（(k_B) 为玻尔兹曼常数，(T) 为温度）。
- P型简并：费米能级 (E_F) 进入价带顶 ((E_V)) 之下，满足 (E_V - E_F > 3k_BT)。
载流子简并性
载流子浓度接近或超过有效态密度 ((N_C) 或 (N_V))，导致泡利不相容原理显著影响导电行为，载流子迁移率受离子化杂质散射主导。

与普通半导体的区别

特性	普通半导体	简并半导体
掺杂浓度	(<10^{18} , text{cm}^{-3})	(>10^{19} , text{cm}^{-3})
费米能级位置	禁带内	导带/价带内
导电机制	热激发主导	杂质电离主导
电阻率	较高	接近金属（低至 (10^{-3} , Omega cdot text{cm})）

典型应用

欧姆接触：金属-半导体界面采用重掺杂层（如硅中掺砷），通过隧穿效应降低接触电阻。
热电材料：碲化铋（Bi₂Te₃）等简并半导体具有高塞贝克系数，用于温差发电器件。
激光二极管：砷化镓（GaAs）重掺杂形成简并态，实现粒子数反转所需的能带填充。

权威参考文献

《半导体物理学》（刘恩科等）
第7章详细分析简并半导体的能带结构与载流子统计规律。科学出版社链接

"Doping in Semiconductors" (E. F. Schubert)
讨论掺杂极限对费米能级的影响（Cambridge University Press, 2015）。出版社链接

注：引用来源基于经典教材及学术出版物，链接指向出版社官网书目页。

网络扩展解释

简并半导体是半导体物理中的一个重要概念，以下从定义、形成条件、特性等方面进行详细解释：

1.定义与基本概念

简并半导体属于杂质半导体的一种，其核心特征在于极高的掺杂浓度（通常施主或受主杂质浓度超过$10^{18} text{cm}^{-3}$）。当掺杂浓度足够高时，费米能级（Fermi level）会进入导带（n型）或价带（p型），导致载流子浓度显著增加，导电性能接近金属特性。

2.形成条件

简并化的关键条件是掺杂浓度达到或超过半导体材料的有效态密度（导带有效态密度$N_C$或价带有效态密度$N_V$）：

n型简并半导体：施主浓度$N_D geq N_C$；
p型简并半导体：受主浓度$N_A geq N_V$。

此时，费米能级$E_F$的位置会进入导带或价带，打破非简并半导体中费米能级位于禁带的规律。

3.特性与物理机制

载流子分布：由于高掺杂，载流子分布需用费米-狄拉克统计（考虑泡利不相容原理），而非非简并情况下的玻尔兹曼近似。
导电性增强：载流子浓度接近金属水平，电阻率显著降低。
量子效应：简并时需考虑载流子的量子隧穿和简并压效应，导致能带结构变化。

4.与非简并半导体的区别

特征	简并半导体	非简并半导体
掺杂浓度	≥$10^{18} text{cm}^{-3}$	<$10^{18} text{cm}^{-3}$
费米能级位置	进入导带或价带	位于禁带内
统计方法	费米-狄拉克分布	玻尔兹曼近似

5.应用与实例

简并半导体常见于需要高导电性的器件中，例如：

隧道二极管：利用高掺杂下的量子隧穿效应；
重掺杂接触层：在太阳能电池或LED中降低电极接触电阻。

6.术语差异

不同地区对“简并半导体”的称呼略有差异：

中国大陆：简并半导体；
港台地区：退化半导体、过半半导体。

总结来看，简并半导体的核心在于高掺杂引发的量子效应和金属性导电行为，其研究对理解极端掺杂条件下的半导体行为及高性能器件设计具有重要意义。