2022-2023学年高二物理竞赛课件：半导体中的杂质能级

半导体中的杂质能级 半导体中的杂质能级 Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体中的杂质 理想的GaAs晶格 价键结构： 含有离子键成分的共价键结构 Ga- As Ga Ga As Ga As+ Ga As 施主杂质 替代Ⅴ族元素 受主杂质 替代III族元素 双性杂质 IV族元素 等电子杂质——同族原子取代(III、Ⅴ族元素) ●等电子杂质 等电子杂质是与基质晶体原子具有同数量价电子的杂质原子．替代了同族原子后，基本仍是电中性的。 由于共价半径和电负性不同，它们能俘获某种载流子而成为带电中心。带电中心称为等电子陷阱。 例如，N取代GaP中的P而成为负电中心 束缚激子——间接半导体发光机制 点缺陷：空位、间隙原子 线缺陷：位错 面缺陷：层错、晶界 Si Si Si Si Si Si Si Si Si 1、缺陷的类型 缺陷能级 2.元素半导体中的缺陷 (1) 空位 原子的空位起受主作用。 Si Si Si Si Si Si Si Si (2) 填隙 Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si 间隙原子缺陷起施主作用 As Ga As As As As Ga As Ga Ga Ga As Ga As Ga As ●反结构缺陷 GaAs受主 AsGa施主 3. GaAs晶体中的点缺陷 ●空位VGa、VAs VGa受主 VAs 施主 ●间隙原子GaI、AsI GaI施主 AsI受主 e 4.Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体的缺陷 Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体 离子键结构 —负离子 —正离子 + - + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - a.负离子空位 产生正电中心，起施主作用 + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + + - + - + - + - + - 电负性小 b.正离子填隙 产生正电中心，起施主作用 + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + + - + - + - + - + - - + 产生负电中心，起受主作用 c.正离子空位 + - + - + - + - + - + - + - + + - + - + - + - + - + - + - + - + + - + - - + + - + - + - + - + - - 电负性大 $