高二物理競(jìng)賽半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)課件

1、半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí)半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級(jí)雜質(zhì)的存在形態(tài)施主雜質(zhì)、施主能級(jí)受主雜質(zhì)、受主能級(jí)雜質(zhì)的補(bǔ)償作用深能級(jí)雜質(zhì)缺陷、位錯(cuò)能級(jí)施主雜質(zhì)與施主能級(jí)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(jí)施主雜質(zhì)受主雜質(zhì)與受主能級(jí)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(jí)受主雜質(zhì)同時(shí)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(shí)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(jí)？√？熱激發(fā)費(fèi)米分布

晶格——熱振動(dòng)電子——熱運(yùn)動(dòng)載流子的產(chǎn)生：電子從價(jià)帶躍遷到導(dǎo)帶，形成導(dǎo)帶電子和價(jià)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(jià)帶，同時(shí)減少導(dǎo)帶電子和價(jià)帶空穴，并向晶格放出能量。兩個(gè)過程動(dòng)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(jí)躍遷到導(dǎo)帶電子由價(jià)帶躍遷到受主能級(jí)（產(chǎn)生空穴）導(dǎo)帶、價(jià)帶、雜質(zhì)能級(jí)上的電子分布都是動(dòng)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(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)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(duì)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(duì)于導(dǎo)帶/價(jià)帶/雜質(zhì)能級(jí)的占據(jù)泡利不相容原理：每個(gè)量子態(tài)最多填充兩個(gè)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(gè)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(duì)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(gè)格點(diǎn)允許的軌道狀態(tài)密