2022-2023学年高二物理竞赛课件：Ⅲ－Ⅴ族化合物中的杂质能级

Ⅲ一V族化合物中的杂质能 级 Ⅲ―V族化合物中的杂质能级 等电子陷阱， 在某些化合物半导体中，例如GaP中掺入V族元 素N或Bi，N或Bi将取代P并在禁带中产生能级。 2023-3-9 Ⅲ一V族化合物中的杂质能级 这类杂质一般不能提供电子或空穴，但在一定条件下， 可以收容一个电子或一个空穴，作为电子陷阱或空穴陷 阱起作用，通常称之为等电子陷阱 GaP中的N N在占据P的位置后，不会产生长程作用的库仑势， 但N和P的负电性有明显的差异（分别为3.0和2.1），因 此有较强的获得电子的倾向。或者从另一角度说 由于N和P电子结构的差异，在N中心处存在对电子的 短程作用势。结果可以形成电子的束缚态电子陷阱) 在GaP中，N能级在导带以下约10meV。 显然这种杂质不是施主，也不是典型的受主，但它能 收容一个电子（起受主作用 2023-3-9 3 Ⅲ一V族化合物中的杂质能级 是否周期表中同族元素均能形成等电子陷阱呢？ 只有当参入原子与基质晶体原子在电负性、共价半径方 面有较大差别时，才能形成等电子陷阱。一般说，同族 元素原子序数越小，电负性越大，共价半径越小。等电 子杂质电负性（即小原子序数）大于基质晶体原子的电负 性时，取代后，它便能俘获电子成为负电中心（电子陷 阱) 反之，俘获空穴成为正电中心（空穴陷阱） 存在形式 ·替位式（等电子杂质 ·复合体，如Zn-O(等电子络合物 2023-3-9 4 Ⅲ一V族化合物中的杂质能级 束缚激子 等电子陷阱俘获一种符号的载流子后，又因带电 中心的库仑作用又俘获另一种带电符号的载流子， 这就是束缚激子 束缚激子在由间接禁带半导体材料制造的发光 器件中起主要作用。 2023-3-9 5 Ⅲ一V族化合物中的杂质能级 d sb P Ass se Te Cu: Au 0093003012,013 Ge 坦 4 066 基楷中央 2理 2AA ev 起 45 鸟兰m总79 02 5 4 经 粤如n 4 B A T2 Go In Be 9 n Fe Pt Li sb P As Bi Te'Ti c Mg se cr To Cs Ba s Mn Ag cd pt 'si SI 0330904565409兰 丝他经 3329 525架 迎返 44143 36 经4292江 A 36 -37 1.2 一基带中央 一一 点-互45 55 A A- 9， 点型 42 330及 4 03 C45070n5 231 是合之普学江丛告 0 D B Al Ga In Ti Pd Na Be Zn Au Co V Ni MO Hg Sr Ge cu K Sn w Pb.o Fe si Ge So. re.se 0 0059 006 2006.006 Dj0059 GOAS 142 禁带中尖 44 026'02.028310353 ng。4092s丝上运 2124 149 02304 023 C Be Mg 2n cd UG Mn Ag.Pb C Ni cu Fe 2023-3-9 6 Ⅲ一V族化合物中的杂质能级 The Periodic Table of Elements 2 H Atomie Number Number of Protons Number of Electron He Chemical Symbol NON-METALS 6 Li Be CARBON Chemical Name B N O F Ne 12- Atomic Weight -Number of Protons Number of Neutrous' 11 12 14 16 19 20 11 1 13 14 ▣15 可16 17 18 Na Mg Al Si P S CI Ar METALS 1发 0c 24 27 28 31 32 35 40 20 25 口26 2 0 31 3 包33 34 35 6 K Ca Sc Ti Cr Mn Fe Ni Cu Zn Ga Ge As Se Br Kr CALLU L4N丸e卫5d 一在带 41批5 重且 量R在 39 40 45 48 51 2 55 56 59 50 64 65 70 73 75 79 80 ◆ 38 30 40 4 42 43 4 45 口46 47 48 40 50 52 53 d Rb Sr Y Zr Nb Mo Tc Ru Rh Pd Cd In Sn Sb Te e 85 88 89 91 93 96 ★98 101 103 106 108 112 115 128 27 55 56 72 73 了5 76 7 了78 79 80 81 82 行83 84 85 Ba Hf Ta Re 0)s Ir Pt A Hg Pb Bi Po At 37 181 184 186 190