高二物理競賽半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級課件

1、半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級雜質(zhì)的存在形態(tài)施主雜質(zhì)、施主能級受主雜質(zhì)、受主能級雜質(zhì)的補(bǔ)償作用深能級雜質(zhì)缺陷、位錯能級施主雜質(zhì)與施主能級施主(doner)：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的電子，并成為帶正電的離子。如Si中的P和As施主能級施主雜質(zhì)受主雜質(zhì)與受主能級受主(acceptor)：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的空穴，并成為帶負(fù)電的離子。如Si中的B受主能級受主雜質(zhì)同時存在施主和受主雜質(zhì)N型半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體P型半導(dǎo)體同時存在施主和受主雜質(zhì)為什么電子能夠占據(jù)能量較高的能級？√？熱激發(fā)費(fèi)米分布

晶格——熱振動電子——熱運(yùn)動載流子的產(chǎn)生：電子從價帶躍遷到導(dǎo)帶，形成導(dǎo)帶電子和價帶空穴。（本征激發(fā)）載流子的復(fù)合：電子從導(dǎo)帶躍遷到價帶，同時減少導(dǎo)帶電子和價帶空穴，并向晶格放出能量。兩個過程動態(tài)平衡載流子產(chǎn)生、復(fù)合的熱平衡電子和晶格的熱平衡載流子的來源：本征激發(fā)雜質(zhì)電離電子由施主能級躍遷到導(dǎo)帶電子由價帶躍遷到受主能級（產(chǎn)生空穴）導(dǎo)帶、價帶、雜質(zhì)能級上的電子分布都是動態(tài)平衡的在一定溫度下，載流子的產(chǎn)生和載流子的復(fù)合建立起一動態(tài)平衡，這時的載流子稱為熱平衡載流子。半導(dǎo)體的熱平衡狀態(tài)受溫度影響，某一特定溫度對應(yīng)某一特定的熱平衡狀態(tài)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性受溫度影響劇烈。狀態(tài)密度（態(tài)密度）考慮電子對于導(dǎo)帶/價帶/雜質(zhì)能級的占據(jù)泡利不相容原理：每個量子態(tài)最多填充兩個電子需要知道可以占據(jù)的量子態(tài)的數(shù)目態(tài)密度的概念能帶中能量附近每單位能量間隔內(nèi)的量子態(tài)數(shù)。能帶中能量為無限小的能量間隔內(nèi)有個量子態(tài)，則狀態(tài)密度為態(tài)密度的計(jì)算狀態(tài)密度的計(jì)算空間單位體積的量子態(tài)數(shù)能量在空間中所對應(yīng)的體積前兩者相乘得狀態(tài)數(shù)根據(jù)定義公式求得態(tài)密度k空間中的量子態(tài)晶格中的波矢：L為晶體的線度格點(diǎn)即晶體中允許的電子狀態(tài)k空間中的量子態(tài)體積為的立方體中有一個格點(diǎn)允許的軌道狀態(tài)密