晶體結(jié)構(gòu)的缺陷ppt課件

1、2.7 半導(dǎo)體晶體中的摻雜缺陷半導(dǎo)體晶體中的摻雜缺陷電子缺陷電子缺陷 根據(jù)能帶理論，當(dāng)原子或離子緊密堆積形成晶體時(shí)，外層根據(jù)能帶理論，當(dāng)原子或離子緊密堆積形成晶體時(shí)，外層 價(jià)電子是離域的，所有的價(jià)電子歸整個(gè)晶格的原子所共有。價(jià)電子是離域的，所有的價(jià)電子歸整個(gè)晶格的原子所共有。 外層電子外層電子(能量高能量高) 勢(shì)壘穿透概率較大，勢(shì)壘穿透概率較大，可以在整個(gè)固體中可以在整個(gè)固體中 運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng), 稱為稱為共有化電子共有化電子。 內(nèi)層電子與原子核結(jié)合較緊內(nèi)層電子與原子核結(jié)合較緊,一般是一般是非共有化電子非共有化電子。 價(jià)電子波函數(shù)線性組合形成的分子軌道在空間上延伸到整價(jià)電子波函數(shù)線性組合形成的分子軌道

2、在空間上延伸到整 個(gè)晶體。個(gè)晶體。 分子軌道數(shù)目很多，而其能量間隔極小，所以就形成分子軌道數(shù)目很多，而其能量間隔極小，所以就形成能帶能帶。 （1 1）固體的能帶結(jié)構(gòu)）固體的能帶結(jié)構(gòu)1分子軌道理論的延伸分子軌道理論的延伸: : 有限到無限有限到無限, ,一維到三維一維到三維 當(dāng)當(dāng)n 時(shí)的線性氫原子鏈時(shí)的線性氫原子鏈Hn的能級(jí)分布圖的能級(jí)分布圖2根據(jù)電子占據(jù)情況能帶分為：根據(jù)電子占據(jù)情況能帶分為： 滿帶滿帶：由充滿電子的能級(jí)構(gòu)：由充滿電子的能級(jí)構(gòu)成，能量較低；成，能量較低； 價(jià)帶價(jià)帶：由未充滿電子的能級(jí)：由未充滿電子的能級(jí)構(gòu)成，能量較高；構(gòu)成，能量較高； 空帶空帶：由未填電子的能級(jí)構(gòu)：由未填電子的

3、能級(jí)構(gòu)成，能量較高；成，能量較高；禁帶禁帶：滿帶頂?shù)綄?dǎo)帶底之間：滿帶頂?shù)綄?dǎo)帶底之間的能量間隔。的能量間隔。能帶結(jié)構(gòu)及導(dǎo)體、半導(dǎo)體能帶結(jié)構(gòu)及導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體的劃分和絕緣體的劃分固體中的軌道也稱為能級(jí)固體中的軌道也稱為能級(jí)對(duì)半導(dǎo)體：滿帶也稱價(jià)帶對(duì)半導(dǎo)體：滿帶也稱價(jià)帶 空帶亦稱導(dǎo)帶空帶亦稱導(dǎo)帶3吸收一定波長的光吸收一定波長的光如：如：514nm滿滿 帶帶空 帶h Eg=2.42eVCd S半導(dǎo)體半導(dǎo)體滿帶上的電子躍遷到空帶后滿帶上的電子躍遷到空帶后, 滿帶中滿帶中出現(xiàn)空的電子能級(jí)，出現(xiàn)空的電子能級(jí)，稱為稱為“空穴空穴” ?？昭◣б粋€(gè)單位的正電荷空穴帶一個(gè)單位的正電荷。電子和空穴總是成對(duì)電子和空穴

4、總是成對(duì)產(chǎn)生或成對(duì)復(fù)合產(chǎn)生或成對(duì)復(fù)合激子：電子空穴對(duì)激子：電子空穴對(duì)4空帶空帶滿帶滿帶滿帶中空穴下面能滿帶中空穴下面能級(jí)上的電子躍遷到級(jí)上的電子躍遷到空穴上空穴上,相當(dāng)于空穴相當(dāng)于空穴向下躍遷。向下躍遷。滿帶中帶正電的空滿帶中帶正電的空穴向下躍遷形成電穴向下躍遷形成電流流,稱為空穴導(dǎo)電。稱為空穴導(dǎo)電。 Eg在外電場作用下：在外電場作用下：關(guān)于空穴導(dǎo)電關(guān)于空穴導(dǎo)電5 本征半導(dǎo)體本征半導(dǎo)體：物體的半導(dǎo)體性質(zhì)是由電子從滿帶激發(fā)到導(dǎo)：物體的半導(dǎo)體性質(zhì)是由電子從滿帶激發(fā)到導(dǎo)帶而產(chǎn)生的。帶而產(chǎn)生的。載流子：電子和空穴載流子：電子和空穴。高純半導(dǎo)體在較高溫度時(shí)，才具有本征半導(dǎo)體的性質(zhì)。高純半導(dǎo)體在較高溫度時(shí)

5、，才具有本征半導(dǎo)體的性質(zhì)。 雜質(zhì)半導(dǎo)體：雜質(zhì)半導(dǎo)體：半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)時(shí)，其導(dǎo)電性能和導(dǎo)電機(jī)半導(dǎo)體中摻入雜質(zhì)時(shí)，其導(dǎo)電性能和導(dǎo)電機(jī)構(gòu)與本征半導(dǎo)體不同。構(gòu)與本征半導(dǎo)體不同。 載流子：電子（載流子：電子（n-型）或空穴（型）或空穴（p-型）型）。 實(shí)際使用的半導(dǎo)體都是摻雜的，摻雜不僅可增加半導(dǎo)實(shí)際使用的半導(dǎo)體都是摻雜的，摻雜不僅可增加半導(dǎo) 體的導(dǎo)電能力，并且可通過控制摻入雜質(zhì)原子的種類和體的導(dǎo)電能力，并且可通過控制摻入雜質(zhì)原子的種類和 數(shù)量形成不同類型的半導(dǎo)體。數(shù)量形成不同類型的半導(dǎo)體。6（2）雜質(zhì)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)）雜質(zhì)半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與本征半導(dǎo)體相比，雜質(zhì)半導(dǎo)體中除了具有與能帶相與本征半導(dǎo)

6、體相比，雜質(zhì)半導(dǎo)體中除了具有與能帶相對(duì)應(yīng)的電子共有化狀態(tài)外，還對(duì)應(yīng)的電子共有化狀態(tài)外，還存在一定數(shù)目的束縛狀態(tài)存在一定數(shù)目的束縛狀態(tài)的電子的電子，這些電子是由雜質(zhì)引起的，并為雜質(zhì)所束縛，這些電子是由雜質(zhì)引起的，并為雜質(zhì)所束縛，如同一般電子為原子核所束縛的情況一樣，如同一般電子為原子核所束縛的情況一樣，束縛電子也束縛電子也具有確定的能級(jí)具有確定的能級(jí)。這種能級(jí)處于禁帶中間，對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)。這種能級(jí)處于禁帶中間，對(duì)雜質(zhì)半導(dǎo)體的性質(zhì)起著決定作用。體的性質(zhì)起著決定作用。 7 把把VAVA元素（如元素（如P P、AsAs）摻入硅單晶中）摻入硅單晶中 正電荷中心束縛電子正電荷中心束縛電子像磷這樣能給出電子的雜

7、質(zhì)，稱為像磷這樣能給出電子的雜質(zhì)，稱為施主施主（雜質(zhì)雜質(zhì)），），這類缺陷稱為這類缺陷稱為施主缺陷施主缺陷，摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為摻有施主雜質(zhì)的半導(dǎo)體稱為n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，載流子是，載流子是電子電子，也稱為，也稱為電子型半導(dǎo)體電子型半導(dǎo)體。 ( PSi ) 8空空 帶帶滿滿 帶帶施主能級(jí)施主能級(jí)Eg量子力學(xué)表明，摻雜后量子力學(xué)表明，摻雜后多余的電多余的電子的能級(jí)子的能級(jí)（施主能級(jí)）在禁帶中（施主能級(jí)）在禁帶中緊靠空帶處緊靠空帶處, E10-2eV，電子容易受激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶中，電子容易受激發(fā)躍遷到導(dǎo)帶中，成為導(dǎo)電的電子成為導(dǎo)電的電子 。施主施主（donor）能級(jí)能級(jí)施主能級(jí)施主能級(jí) 施主雜質(zhì)束

8、縛的電子的能級(jí)；施主雜質(zhì)束縛的電子的能級(jí)；雜質(zhì)給出的電子所在的能級(jí)；雜質(zhì)給出的電子所在的能級(jí)；雜質(zhì)提供的帶電子的能級(jí)。雜質(zhì)提供的帶電子的能級(jí)。 Si 中中 摻摻 P 時(shí)時(shí)ED為為0.045eVED EED 9硅、鍺單晶中摻入硅、鍺單晶中摻入P、As等雜質(zhì)的電離反應(yīng)：等雜質(zhì)的電離反應(yīng)：10 把把AA族元素（如族元素（如B B、AlAl）摻入硅單晶中）摻入硅單晶中 負(fù)電荷中心束縛空穴負(fù)電荷中心束縛空穴像硼這樣能接受電子給出空穴的雜質(zhì)，稱為像硼這樣能接受電子給出空穴的雜質(zhì)，稱為受主受主（雜質(zhì)雜質(zhì)），），這類缺陷稱為這類缺陷稱為受主缺陷受主缺陷，摻有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體又稱為摻有受主雜質(zhì)的半導(dǎo)體又稱為p型

9、半導(dǎo)體型半導(dǎo)體，載流子是，載流子是空穴空穴，也稱為空穴半導(dǎo)體。，也稱為空穴半導(dǎo)體。 ( BSi) 11空空 帶帶E滿滿 帶帶受主能級(jí)受主能級(jí)Eg量子力學(xué)表明，量子力學(xué)表明，摻雜后多余的空摻雜后多余的空穴的能級(jí)穴的能級(jí)（受主能級(jí)）在禁帶中受主能級(jí)）在禁帶中緊靠滿帶處，緊靠滿帶處， E10-2eV， 極易產(chǎn)生空穴導(dǎo)電。極易產(chǎn)生空穴導(dǎo)電。Si 中中 摻摻 B 時(shí)時(shí)EA為為0.045eV受主受主（acceptor）能級(jí)能級(jí) 受主能級(jí)受主能級(jí)受主雜質(zhì)束縛的空穴的能級(jí)；受主雜質(zhì)束縛的空穴的能級(jí)；受主雜質(zhì)提供的空能量狀態(tài)。受主雜質(zhì)提供的空能量狀態(tài)。EAEA12硅、鍺單晶中摻入硅、鍺單晶中摻入B、 Al 等雜

10、質(zhì)的電離反應(yīng)：等雜質(zhì)的電離反應(yīng)：13硅中摻雜形成施主能級(jí)和受主能級(jí)（統(tǒng)稱為雜質(zhì)能級(jí)）硅中摻雜形成施主能級(jí)和受主能級(jí)（統(tǒng)稱為雜質(zhì)能級(jí)）的的分子軌道理論解釋分子軌道理論解釋 原子軌道有效組合形成分子軌道應(yīng)滿足的條件：原子軌道有效組合形成分子軌道應(yīng)滿足的條件： 能量相近、對(duì)稱性匹配、最大重疊。能量相近、對(duì)稱性匹配、最大重疊。14摻雜半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制：摻雜半導(dǎo)體導(dǎo)電機(jī)制：跳躍式導(dǎo)電機(jī)理跳躍式導(dǎo)電機(jī)理15n型化合物半導(dǎo)體型化合物半導(dǎo)體 例如，化合物例如，化合物GaAs中摻中摻Te ，六價(jià)的，六價(jià)的Te替代五價(jià)的替代五價(jià)的As可形成施主能級(jí)，可形成施主能級(jí)，成為成為n型型GaAs雜質(zhì)半導(dǎo)體。雜質(zhì)半導(dǎo)體。型化

11、合物半導(dǎo)體型化合物半導(dǎo)體例如，化合物例如，化合物 GaAs中摻中摻Zn，二價(jià)的，二價(jià)的Zn替代三價(jià)的替代三價(jià)的Ga可形成受主能級(jí)，可形成受主能級(jí)，成為成為p型型GaAs雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體。162.8 非化學(xué)計(jì)量化合物（缺陷）非化學(xué)計(jì)量化合物（缺陷） 一般化合物其化學(xué)式符合一般化合物其化學(xué)式符合倍比定律倍比定律和和定比定律定比定律 。非化學(xué)計(jì)量化合物：非化學(xué)計(jì)量化合物：組成不符合倍比和定比定律，組成不符合倍比和定比定律， 偏離其化學(xué)式的化合物。偏離其化學(xué)式的化合物。 例如：例如：方鐵礦方鐵礦 （ Fe0.89O 至至 Fe0.96O，通常記為，通常記為Fe1-xO） TiO2-x 、Zn1+x

12、O及黃鐵礦及黃鐵礦FeS1+x等。等。易形成非計(jì)量化合物的陰離子易形成非計(jì)量化合物的陰離子：O2-、S2-和和H-離子；離子；陽離子：陽離子：過渡金屬和稀土金屬，過渡金屬和稀土金屬，一般具有可變的化合價(jià)。一般具有可變的化合價(jià)。非化學(xué)計(jì)量化合物晶體中往往形成非化學(xué)計(jì)量化合物晶體中往往形成點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)點(diǎn)缺陷結(jié)構(gòu)，且這些缺陷，且這些缺陷一般是一般是空位、間隙離子空位、間隙離子與與電子、空穴的復(fù)合電子、空穴的復(fù)合 ，具有具有半導(dǎo)體性半導(dǎo)體性質(zhì)，或使材料出現(xiàn)一系列色心。質(zhì)，或使材料出現(xiàn)一系列色心。 17根據(jù)點(diǎn)缺陷形式，非化學(xué)計(jì)量根據(jù)點(diǎn)缺陷形式，非化學(xué)計(jì)量氧化物氧化物有如下四類：有如下四類：非化學(xué)計(jì)量化合物

13、缺陷：由于化學(xué)組成偏離化學(xué)計(jì)量非化學(xué)計(jì)量化合物缺陷：由于化學(xué)組成偏離化學(xué)計(jì)量而產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu)缺陷，屬于點(diǎn)缺陷的范疇。而產(chǎn)生的一種結(jié)構(gòu)缺陷，屬于點(diǎn)缺陷的范疇。 1. 陰離子空位型陰離子空位型（TiO2-x、ZrO2-x） 2. 陽離子空位型陽離子空位型（Fe1-xO、Cu2-xO） 3. 陰離子間隙型陰離子間隙型（UO2+x） 4. 陽離子間隙型陽離子間隙型（Zn1+xO、Cd1+xO） 其導(dǎo)電性質(zhì)可分別歸屬為其導(dǎo)電性質(zhì)可分別歸屬為n型和型和p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體。18（1）陰離子空位引起陽離子過剩）陰離子空位引起陽離子過剩（TiO2-x、ZrO2-x）當(dāng)環(huán)境氧分壓較低或在還原氣氛中，晶體中氧逸出而

14、在當(dāng)環(huán)境氧分壓較低或在還原氣氛中，晶體中氧逸出而在晶格中產(chǎn)生氧空位。氧空位帶正電荷，束縛著以低價(jià)態(tài)晶格中產(chǎn)生氧空位。氧空位帶正電荷，束縛著以低價(jià)態(tài)形式存在的金屬上的電子，具有形式存在的金屬上的電子，具有n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體的性質(zhì)的性質(zhì) 。氧逸出釋放的電氧逸出釋放的電子被金屬離子接子被金屬離子接納從而使其價(jià)態(tài)納從而使其價(jià)態(tài)降低。降低。相當(dāng)于施主相當(dāng)于施主雜質(zhì)提供施雜質(zhì)提供施主能級(jí)主能級(jí)TiO2-x（陰離子空位型）結(jié)構(gòu)缺陷示意圖（陰離子空位型）結(jié)構(gòu)缺陷示意圖19缺氧的缺氧的TiO2可看作是四價(jià)鈦和三價(jià)鈦氧化物形成的可看作是四價(jià)鈦和三價(jià)鈦氧化物形成的固溶體固溶體，或或三價(jià)鈦取代了部分四價(jià)鈦三價(jià)鈦取代了

15、部分四價(jià)鈦。2OOTiOTiO213OV2Ti4O2Ti2OOO21V2eOe = Ti Ti 電子導(dǎo)電，電子導(dǎo)電， n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體20根據(jù)質(zhì)量作用定律：根據(jù)質(zhì)量作用定律：2OOO21V2eOO)(Ve O2/1OO22pKV 2e OOO = 1 61OO2V p 電導(dǎo)率eVPOO221（2 2）陽離子間隙）陽離子間隙引起陽離子過剩引起陽離子過剩（Zn1+xO、Cd1+xO） 當(dāng)環(huán)境氧分壓較低或在還原氣氛中，晶體中氧逸出引起當(dāng)環(huán)境氧分壓較低或在還原氣氛中，晶體中氧逸出引起過剩金屬離子進(jìn)入間隙。間隙陽離子帶正電荷，等價(jià)的過剩金屬離子進(jìn)入間隙。間隙陽離子帶正電荷，等價(jià)的電子被束縛在周圍，具有

16、電子被束縛在周圍，具有n型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體的性質(zhì)。的性質(zhì)。 相當(dāng)于施主相當(dāng)于施主雜質(zhì)提供施雜質(zhì)提供施主能級(jí)主能級(jí)或看作金屬氧化物或看作金屬氧化物在其相應(yīng)的金屬蒸在其相應(yīng)的金屬蒸氣中加熱，金屬進(jìn)氣中加熱，金屬進(jìn)入間隙位置。入間隙位置。陽離子間隙型缺陷結(jié)構(gòu)示意圖陽離子間隙型缺陷結(jié)構(gòu)示意圖22ZnO在在Zn蒸氣中加熱：蒸氣中加熱：2iO21eZnZnO4/1Oi2eZnp或：或：實(shí)測實(shí)測ZnO電導(dǎo)率與氧分壓的關(guān)系電導(dǎo)率與氧分壓的關(guān)系支持單電荷間隙的模型。支持單電荷間隙的模型。 O212eZnZnO2i6/1Oi2eZnp23（3 3）陰離子間隙引起陰離子過剩）陰離子間隙引起陰離子過剩（UO2+x） 當(dāng)

17、環(huán)境氧分壓較高時(shí)，環(huán)境中氧以氧離子形式進(jìn)入晶格當(dāng)環(huán)境氧分壓較高時(shí)，環(huán)境中氧以氧離子形式進(jìn)入晶格間隙。間隙氧離子帶負(fù)電荷，束縛著以高價(jià)態(tài)形式存在間隙。間隙氧離子帶負(fù)電荷，束縛著以高價(jià)態(tài)形式存在的金屬上的空穴，具有的金屬上的空穴，具有p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體的性質(zhì)。的性質(zhì)。 相當(dāng)于受主相當(dāng)于受主雜質(zhì)提供受雜質(zhì)提供受主能級(jí)主能級(jí)陰離子間隙型缺陷結(jié)構(gòu)示意圖陰離子間隙型缺陷結(jié)構(gòu)示意圖24 UO2晶體，這種缺陷可視作晶體，這種缺陷可視作UO3在在UO2中的固溶體，或六價(jià)鈾取代了四價(jià)鈾。中的固溶體，或六價(jià)鈾取代了四價(jià)鈾。2hO(g)O21 i261O i2Op 電導(dǎo)率間隙氧濃度hOi2OP2/12 OiPhOK2

18、25（4 4）陽離子空位引起陰離子過剩）陽離子空位引起陰離子過剩（Fe1-xO、Cu2-xO） 當(dāng)環(huán)境氧分壓較高時(shí)，環(huán)境中氧進(jìn)入晶格占據(jù)氧格位，導(dǎo)當(dāng)環(huán)境氧分壓較高時(shí)，環(huán)境中氧進(jìn)入晶格占據(jù)氧格位，導(dǎo)致產(chǎn)生金屬離子空位，該空位帶負(fù)電荷，束縛著以高價(jià)態(tài)致產(chǎn)生金屬離子空位，該空位帶負(fù)電荷，束縛著以高價(jià)態(tài)形式存在的金屬上的空穴，具有形式存在的金屬上的空穴，具有p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體的性質(zhì)。的性質(zhì)。 相當(dāng)于受主相當(dāng)于受主雜質(zhì)提供受雜質(zhì)提供受主能級(jí)主能級(jí)陽離子空位型缺陷結(jié)構(gòu)示意圖陽離子空位型缺陷結(jié)構(gòu)示意圖26 Fe1-xO，也，也可看作可看作 Fe2O3 在在 FeO 中中的固溶體，或部分的固溶體，或部分Fe3

19、+ 取代了取代了Fe2+。O FeFe2FeOV2Fe(g)O212FeO Fe2OV2h(g)O2161O2hp 電導(dǎo)率hPO22/122 OFeOPVhOK27非化學(xué)計(jì)量化合物可看成是：非化學(xué)計(jì)量化合物可看成是：同一金屬但價(jià)態(tài)不同的兩種化合物所構(gòu)成的固溶體。同一金屬但價(jià)態(tài)不同的兩種化合物所構(gòu)成的固溶體。 或：或：一種不等價(jià)雜質(zhì)取代缺陷，只是取代發(fā)生在同一種一種不等價(jià)雜質(zhì)取代缺陷，只是取代發(fā)生在同一種離子的高價(jià)態(tài)與低價(jià)態(tài)之間。離子的高價(jià)態(tài)與低價(jià)態(tài)之間。非化學(xué)計(jì)量化合物的特點(diǎn)：非化學(xué)計(jì)量化合物的特點(diǎn)：其形成和缺陷的濃度與氣氛的性質(zhì)及相關(guān)組分的其形成和缺陷的濃度與氣氛的性質(zhì)及相關(guān)組分的 分壓大小

20、密切相關(guān)。分壓大小密切相關(guān)。 28例如，例如，NiO在在1000C的空氣中高溫氧化，吸收氧，質(zhì)量增的空氣中高溫氧化，吸收氧，質(zhì)量增加并變?yōu)楹谏?，成為加并變?yōu)楹谏?，成為p型半導(dǎo)體。型半導(dǎo)體。氧化時(shí)，氧得到電子以氧化時(shí)，氧得到電子以O(shè)2-占占據(jù)晶體表面，據(jù)晶體表面，Ni2+擴(kuò)散到表面擴(kuò)散到表面而在內(nèi)部產(chǎn)生陽離子空位，而在內(nèi)部產(chǎn)生陽離子空位，同時(shí)部分同時(shí)部分Ni2+變?yōu)樽優(yōu)镹i3+ 。NiO的非化學(xué)計(jì)量示意圖的非化學(xué)計(jì)量示意圖NiO用作半導(dǎo)體的缺點(diǎn)是用作半導(dǎo)體的缺點(diǎn)是它的導(dǎo)電率同時(shí)依賴于溫它的導(dǎo)電率同時(shí)依賴于溫度和氧分壓，難以控制。度和氧分壓，難以控制。含兩種氧化態(tài)的某些過渡金屬化合物也具有半導(dǎo)體的

21、性質(zhì)含兩種氧化態(tài)的某些過渡金屬化合物也具有半導(dǎo)體的性質(zhì)29通過摻雜可使載流子濃度與溫度無關(guān)，而只與摻雜物濃度有關(guān)通過摻雜可使載流子濃度與溫度無關(guān)，而只與摻雜物濃度有關(guān)NiO + Li2O 2LiNi + 2NiNi + 2OO 例如：例如：NiO中摻入中摻入Li2O負(fù)電荷中心束縛空穴，負(fù)電荷中心束縛空穴，p型半導(dǎo)體型半導(dǎo)體 O2(g)302322/1222OOeAlZnOOAlOZnOZnOhLiZnOOLigO222)(2/122 用施主摻雜產(chǎn)生準(zhǔn)自由電子控制電導(dǎo)率：用施主摻雜產(chǎn)生準(zhǔn)自由電子控制電導(dǎo)率：用受主摻雜產(chǎn)生準(zhǔn)自由空穴調(diào)節(jié)電導(dǎo)率：用受主摻雜產(chǎn)生準(zhǔn)自由空穴調(diào)節(jié)電導(dǎo)率：氧化鋅材料的摻雜氧

22、化鋅材料的摻雜在化合物中摻雜時(shí)，發(fā)生不等價(jià)取代缺陷，可構(gòu)成和在化合物中摻雜時(shí)，發(fā)生不等價(jià)取代缺陷，可構(gòu)成和 n型或型或p半導(dǎo)體。半導(dǎo)體。312.9色心色心蒸汽，加熱蒸汽，加熱 驟冷驟冷NaNa1+x1+x Cl Cl (非化學(xué)計(jì)量非化學(xué)計(jì)量) NaCl (無色透明無色透明)(黃黃 色色)晶體顯色是由于在其內(nèi)部產(chǎn)生了能晶體顯色是由于在其內(nèi)部產(chǎn)生了能夠吸收可見光的缺陷夠吸收可見光的缺陷色心。色心。F色心缺陷色心缺陷點(diǎn)缺陷上的電荷具有一系列分離的允許能級(jí)。這點(diǎn)缺陷上的電荷具有一系列分離的允許能級(jí)。這些允許能級(jí)相當(dāng)于在可見光譜區(qū)域的光子能級(jí)，些允許能級(jí)相當(dāng)于在可見光譜區(qū)域的光子能級(jí)，能吸收一定波長的光

23、，使材料呈現(xiàn)某種顏色。能吸收一定波長的光，使材料呈現(xiàn)某種顏色。色心能級(jí)示意圖色心能級(jí)示意圖32化合物 氟化物 氯化物 溴化物max顏色max顏色max顏色 Li224 /388黃綠459橙色 Na344 /459橙色539紫紅 K459橙色563紫色620藍(lán)綠 Rb620藍(lán)綠689藍(lán)綠MX色心的光譜數(shù)據(jù)色心的光譜數(shù)據(jù)33F色心：色心： 陰離子空位捕獲陰離子空位捕獲1個(gè)電子個(gè)電子（Vx + e）（缺陷締合體）（缺陷締合體）或或1個(gè)電子個(gè)電子占據(jù)占據(jù)1個(gè)陰離子空位個(gè)陰離子空位在氧化物中在氧化物中2個(gè)電子占據(jù)個(gè)電子占據(jù)1個(gè)氧空位個(gè)氧空位（Vx + 2e） F色心：兩個(gè)電子占據(jù)同色心：兩個(gè)電子占據(jù)同1

24、個(gè)負(fù)一價(jià)陰離子空位個(gè)負(fù)一價(jià)陰離子空位（Vx +2 e） V色心：空穴占據(jù)色心：空穴占據(jù)1個(gè)陽離子空位個(gè)陽離子空位（VM + h） 34 色心的類型色心的類型（缺陷的締合）名名 稱稱 形形 成成 方方 式式 符 號(hào) 中心中心 陰離子空位陰離子空位 VXF中心中心 陰離子空位締合電子陰離子空位締合電子 VX +eF中心中心 F中心中心締合電子締合電子 VX +2eV1中心中心 陽離子空位締合空穴陽離子空位締合空穴 VM +h V2中心中心 相鄰的兩個(gè)陽離子空位締合相鄰的兩個(gè)陽離子空位締合 兩個(gè)空穴兩個(gè)空穴 2VM +2h FA中心中心 雜質(zhì)陽離子雜質(zhì)陽離子A締合陰離子空位締合陰離子空位 VX+AB35色心形成對(duì)材料性能的影響色心形成對(duì)材料性能的影響F色心中，占據(jù)陰離子空位的電子是處于半色心中，占據(jù)陰離子空位的電子是處于半束縛狀態(tài)，只需不太大的能量就能使它脫離