第2章半导体中杂质和缺陷能级.ppt

《第2章半导体中杂质和缺陷能级.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第2章半导体中杂质和缺陷能级2.1硅锗晶体中的杂质能级实际晶体与理想晶体的区别原子并非在格点上固定不动杂质的存在缺陷点缺陷（空位，间隙原子）线缺陷（位错）面缺陷（层错，晶粒间界）2.1.1替位式杂质、间隙式杂质替位式杂质杂质原子的大小与晶体原子相似III、V族元素在硅、锗中均为替位式杂质间隙式杂质杂质原子小于晶体原子杂质浓度：单位体积内的杂质原子数NA，ND2.1.2施主杂质、施主能级施主杂质V族元素在硅、锗中电离时能够释放电子而产生导电电子并形成正电中心，称此类杂质为施主杂质或n型杂质。施主电离施主杂质释

2、放电子的过程。施主能级被施主杂质束缚的电子的能量状态，记为ED，施主电离能量为ΔED。n型半导体主要依靠导带电子导电的半导体。2.1.3受主杂质、受主能级受主杂质III族元素在硅、锗中电离时能够接受电子而产生导电空穴并形成负电中心，称此类杂质为受主杂质或p型杂质。受主电离受主杂质释放空穴的过程。受主能级被受主杂质束缚的空穴的能量状态，记为EA。受主电离能量为ΔEAp型半导体主要依靠价带空穴导电的半导体。2.1.4浅能级杂质电离能简单计算类氢模型氢原子中电子能量n=1,2,3……，为主量子数，当n=1和∞时氢

3、原子基态电子的电离能考虑到正、负电荷处于介电常数ε=ε0εr的介质中，且处于晶格形成的周期性势场中运动，所以有施主杂质电离能受主杂质电离能2.1.5杂质的补偿作用当ND>>NA时n=ND-NA≈ND，半导体是n型的当ND<

4、对应一个能级。金是I族元素故可失去一个电子，施主能级略高于价带顶；也可得到三个电子，形成稳定的共价键结构。但由于库仑力的排斥作用，后获得电子的电离能大于先获得电子的电离能。即EA3>EA2>EA1。金在各种存在ED、EA3、EA2、EA1四个孤立能级。2.3缺陷、位错能级2.3.1点缺陷热缺陷（由温度决定）1.单质、化合物半导体中均存在的点缺陷弗伦克尔缺陷成对出现的间隙原子和空位肖特基缺陷只形成空位而没有间隙原子2.只存在于化合物半导体中的点缺陷对于化合物半导体，偏离正常的化学比化合物半导体中的替位原子……

5、锗、硅中的情况空位易于间隙原子出现因为空位周围有四个不成对电子，所以空位表现出受主作用每个间隙原子有四个可以失去的电子，所以表现出施主作用化合物半导体的情况GaAs中的镓空位和砷空位均表现为受主作用；离子性强的化合物半导体（M,X），正离子空位是受主，负离子空位是施主，金属原子为间隙原子时为施主，非金属原子为间隙原子时为受主。离子性弱的二元化合物AB，替位原子AB是受主，BA是施主。2.3.2位错锗中的60°棱位错（111）面内位错线[10-1]和滑移方向[1-10]之间的夹角是60°，图2-18。锗中位错

6、具有受主及施主的作用。晶格畸变