Влияет ли легирование на количество состояний зоны?

Влияет ли легирование полупроводника акцепторными примесями на число состояний в валентной зоне и зоне проводимости? Как насчет легирования донорными примесями?

Мне кажется, что в первом случае ответ должен быть да, добавление акцепторов должно уменьшить количество состояний зоны, а во втором я думаю, что ответ должен быть отрицательным. Донорные примеси добавляют в систему электроны, а также новые уровни внутри щели, в то время как акцепторные примеси уменьшают количество электронов и превращают некоторые зонные состояния в акцепторные состояния внутри щели. Таким образом, при нулевой температуре все состояния валентной зоны всегда заполнены, а все состояния зоны проводимости пусты. В противном случае мы получили бы электроны проводимости или дырки даже в основном состоянии. Однако я не уверен, что это правильно.

Напомним, что типичные концентрации легирующих примесей находятся в диапазоне частей на миллион. Немного о нулевой температуре не имеет смысла, поскольку любые «лишние» носители будут захвачены уровнями примеси, которые вы ввели в первую очередь.
@JonCuster Я думаю, что zero temperatureречь идет о примере Борона в ответе, который я предоставил. Вы правы насчет диапазона PPM. Я имею в виду, что если кто-то захочет изменить определенные свойства полупроводников, тогда появится точный рецепт примесей, и он должен быть в форме PPM.

Ответы (1)

В общем случае легирование полупроводника примесями влияет на количество состояний в валентной зоне и зоне проводимости. Тип примесей определяет зону (валентность/проводимость) и количество состояний.

Объемная зонная структура для Si, Ge, GaAs и InAs, созданная с помощью модели сильной связи. Обратите внимание, что Si и Ge представляют собой материалы с непрямой запрещенной зоной с минимумами в точках X и L, тогда как GaAs и InAs являются материалами с прямой запрещенной зоной.Диапазонная диаграмма работы PN-перехода в режиме прямого смещения, показывающая уменьшение ширины истощения. И p-, и n-переходы легированы при уровне легирования 1 × 1015/см3, что приводит к встроенному потенциалу ~0,59 В. Уменьшение ширины истощения можно сделать из профиля сжимающегося заряда, поскольку меньшее количество легирующих примесей подвергается воздействию с увеличением прямого смещения.

Следующее взято из википедии «Допинг и бор» .

Легирование полупроводника в хорошем кристалле вводит разрешенные энергетические состояния в пределах запрещенной зоны, но очень близко к энергетической зоне, соответствующей типу легирующей примеси. Другими словами, примеси доноров электронов создают состояния вблизи зоны проводимости , а примеси акцепторов электронов создают состояния вблизи валентной зоны . Разрыв между этими энергетическими состояниями и ближайшей энергетической зоной обычно называют энергией связи легирующей примеси или EB, и он относительно мал. Например, E B для бора в объеме кремния составляет 0,045 эВ по сравнению с шириной запрещенной зоны кремния около 1,12 эВ. Потому что Э Б настолько мала, что комнатная температура достаточно высока, чтобы термически ионизировать практически все атомы примеси и создать свободные носители заряда в зоне проводимости или валентной зоне.

Бор является полезной легирующей примесью для таких полупроводников, как кремний, германий и карбид кремния. Имея на один валентный электрон меньше, чем атом-хозяин, он отдает дырку, что приводит к проводимости р-типа.

Влияет ли легирование на количество состояний зоны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v