半導(dǎo)體中雜質(zhì)能級(jí)

1、半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理徐海濤徐海濤 2005-2006 淺能級(jí)雜質(zhì)淺能級(jí)雜質(zhì) Group III and V 提供載流子提供載流子 深能級(jí)雜質(zhì)深能級(jí)雜質(zhì)復(fù)合中心復(fù)合中心 施主施主 受主受主 電子電子 空穴空穴 Ec 雜質(zhì)能帶雜質(zhì)能帶： 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 缺陷能級(jí)缺陷能級(jí) 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) q Point Defects 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 點(diǎn)缺陷點(diǎn)缺陷 Frenkel缺陷：晶格中的 一部分原子會(huì)獲得足夠 的能量，擠入晶格原子 間的間隙，形成間隙原 子，原來(lái)

2、的位置成為空 位。 Schottky缺陷：只在晶 格中形成空位而無(wú)間隙 原子。 晶體中空位比間隙原子多得晶體中空位比間隙原子多得 多。多。(因?yàn)楫a(chǎn)生因?yàn)楫a(chǎn)生Schottky缺缺 陷所需的能量較低）陷所需的能量較低） 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 空位：不飽和鍵，傾向于接受電子空位：不飽和鍵，傾向于接受電子 受主受主 間隙原子：間隙原子：4 個(gè)多余的價(jià)電子個(gè)多余的價(jià)電子 施主施主 q對(duì)于對(duì)于 III-V 族族, 如如GaAs，除了熱振動(dòng)引起點(diǎn)缺陷外，除了熱振動(dòng)引起點(diǎn)缺陷外， 還會(huì)由于還會(huì)由于 Ga，As 成分偏離正常的化學(xué)計(jì)量比成分偏離正常的化學(xué)計(jì)量比 （1:

3、1），形成），形成 Ga，As 空位。空位。 q 對(duì)對(duì)Group IV的半導(dǎo)體而言的半導(dǎo)體而言 q 對(duì)對(duì)II-VI族化合物族化合物(MX)而言而言 M空位或空位或X間隙原子間隙原子 受主受主 X空位或空位或M間隙原子間隙原子 施主施主 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 線缺陷線缺陷: 位錯(cuò)位錯(cuò)(dislocation) 位錯(cuò)：刃位錯(cuò)位錯(cuò)：刃位錯(cuò)(edge dislocation)和螺位錯(cuò)和螺位錯(cuò) (screw dislocation) 位錯(cuò)對(duì)半導(dǎo)體材料的影響位錯(cuò)對(duì)半導(dǎo)體材料的影響 可具有施主或受主作用可具有施主或受主作用 使晶格發(fā)生畸變，改變禁帶寬度。使晶格發(fā)生

4、畸變，改變禁帶寬度。 0 V V )(E vcg 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 位錯(cuò)產(chǎn)生的一排多余原子是不飽和鍵，有一個(gè)不成對(duì)的電子位錯(cuò)產(chǎn)生的一排多余原子是不飽和鍵，有一個(gè)不成對(duì)的電子 若若 失去電子失去電子 受主受主 俘獲電子俘獲電子 施主施主 深能級(jí)深能級(jí) 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) Photo of a Stacking Fault Screw dislocation 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 缺陷能級(jí)缺陷能級(jí) 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)

5、 q Quiz Quiz 1. 1. 請(qǐng)指出以下這兩張圖的錯(cuò)誤，并說(shuō)出原因。請(qǐng)指出以下這兩張圖的錯(cuò)誤，并說(shuō)出原因。 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 2 2。請(qǐng)畫(huà)出請(qǐng)畫(huà)出Au在在Si中的化學(xué)鍵示意圖，并指出中的化學(xué)鍵示意圖，并指出Au+ Au0 Au- Au2- Au3- 時(shí)的情況。時(shí)的情況。 3。請(qǐng)翻閱資料，指出。請(qǐng)翻閱資料，指出Si中常見(jiàn)缺陷的在禁帶中的能級(jí)中常見(jiàn)缺陷的在禁帶中的能級(jí) 半導(dǎo)體的晶格結(jié)構(gòu)和結(jié)合性質(zhì) - 1.1 半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶 - 1.2 半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動(dòng)和有效質(zhì)量 - 1.3 -1.4 回旋共振 - 1.5 半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) - 1.6-1.8 半導(dǎo)體中雜質(zhì)和缺陷能級(jí) - 2.1-2.3 半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體物理半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài)半導(dǎo)體中的電子能量狀態(tài) 1 2 2 2 * 1 dk Ed h m * 22 2 )( e c m kh EkE 2N 6N 4N 4N a0 s 2N p 6N 能量能量 價(jià)帶價(jià)帶