Lesson 2-半导体中的杂质和缺陷能级.pdfVIP

第1章 半导体中的电子状态 1.  半导体的晶体结构和结合性质 •  金刚石结构和闪锌矿结构 •  共价键结合 2.  半导体中的电子状态和能带 •  电子的公有化运动、能级分裂形成能带 •  利用薛定谔方程求解半导体的能带结构 •  导体、半导体和绝缘体的区别 3.  半导体中电子的运动 •  E (k)与k 的关系 •  有效质量的概念 •  空穴的概念 第二章 半导体中杂质和缺陷能 级 在实际应用的半导体材料晶格中，总是存在着偏 离理想情况的各种复杂现象。 –  晶格振动 –  晶体中的杂质影响 –  晶格缺陷 实践表明，极微量的杂质和缺陷能够对半导体材 料的物理和化学性质产生决定性的影响。 原因：杂质和缺陷能够在禁带中引入能级 1. 硅圆片工艺 晶片: 只含有极 少 “缺陷”的单晶 硅体。 “切克劳斯基法”:将一 块称为籽晶的单晶硅浸 入熔融硅中，然后在旋 转籽晶的同时缓慢地把 其从熔融硅中拉起。 结果，就形成圆柱形的 大单晶棒。 生长时，可在熔融硅中 掺入杂质来获得期望的 “切克劳斯基法”生长单晶硅 电阻率 。 直拉单晶硅 硅、锗晶体中的杂质能级 杂质来源： –  原材料纯度不够 –  制备过程中的玷污 –  人为掺杂 替位式－杂质原子取代原晶格 原子而位于晶格点处 间隙式－杂质原子位于晶格原 子间的间隙位置。 杂质浓度－单位体积中杂质原 子数 施主杂质、施主能级 V族杂质在硅、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，称它们为施主杂质或n型杂质 将被施主杂质束缚的电子能量状态→施主能级 在纯净的半导体中掺入施主杂质，杂质电离后，导带 中的电子增多，增强了半导体的导电能力。通常把依 靠导带电子导电的半导体称为电子型或n型半导体 受主杂质、受主能级 III族杂质在硅、锗中能够接受电子而产生导带空穴，并 形成负电中心，称它们为受主杂质或p 型杂质 把被受主杂质所束缚的空穴的能量状态称为→受主能级 在纯净的半导体中掺入受主杂质，杂质电离后，使价导 带中的空穴增多，增强了半导体的导电能力。通常把主 要依靠空穴导电的半导体称为空穴型或p型半导体 浅能级杂质电离能的简单计算 用氢原子模型估计ΔE 的数值。氢原子中电子能量E 是： D n 4 m q E = − 0 n