秋季学期固态电子论第三剖析.ppt

D、IV族元素碳、硅、锗、锡、铅 ① IV族原子替位III族起施主作用, IV族原子替位V族原子起受主作用，产生双性多能级。 Ga SiAs 例、 Ga Ga EC-0.002eV--浅施主，SiGa EV+0.03eV--浅受主，SiAs Ga 砷化镓掺硅浓度1018 cm-3时，部分硅原子替代镓起浅施主作用，部分硅原子替代砷起浅受主作用。导带电子浓度趋于饱和，不随硅杂质浓度增加而增加，形成自补偿。 1018 1019 1020 砷化镓中硅原子浓度 导带电子浓度 1017 1018 1019 ② 自补偿 工业上，采用硅、锗、锡作为砷化镓掺杂剂获得N型砷化镓。 EV+0.10eV--(SiGa–SiAs)或(SiGa- VGa)络合物 EC-0.002eV--浅施主，SiGa EV+0.22eV--砷-空位络合物 EV+0.03eV--浅受主，SiAs ③ SiGa – SiAs络合物、SiGa- VGa 络合物、As-空位络合物 As Ga SiGa VGa Ga SiGa – SiAs络合物 Ga SiGa SiAs Ga Ga SiGa- VGa 络合物 As Ga VGa Ga Ga 砷-空位络合物 VI族原子替代V族原子，比V族原子多的一个价电子容易失去，产生施主能级。 掺碲或硒获得N型砷化镓。 p型砷化镓掺氧获得电阻率107Ωcm的半绝缘砷化镓。 E、VI族元素氧、硫、硒、碲 钒产生深施主能级（EC -0.22）eV，铬、锰、铁、钴、镍分别产生受主能级（EV+0.79）eV、（EV +0.095）eV、（EV +0.52）eV、（EV +0.16）eV、（EV +0.21）eV。 N型砷化镓掺铬制得电阻率107Ωcm的半绝缘砷化镓。 F、过渡族元素钒、铬、锰、铁、钴、镍 过渡族元素--d、f壳层部分填充电子的元素 空位最近邻4个硅原子各有１个不成键电子，能接受电子，起受主作用。 间隙硅原子的4个价电子可以失去，起施主作用。 Si Si Si Si Si Si Si Si 空位 1、硅、锗半导体的本征点缺陷及其性质 3.7.3 半导体中的缺陷能级 性质： ① 正离子空位带负电(受主性），负离子空位带正电（施主性） ② 负电性小的间隙原子是施主，负电性大的间隙原子是受主 ③ 负电性小的原子偏多产生负离子空位，负电性大的原子偏多 产生正离子空位 2、二元化合物半导体的本征点缺陷及其性质 例1、 A+B-型离子晶体本征点缺陷 - + - + - + + - - - + - + - + + + - + - - + - + - + - + 负离子空位 （带正电） 正离子空位（带负电） + 间隙正离子 （带正电） - 间隙负离子（带负电） 例1、 在硫分压大的气氛中处理硫化铅，产生铅空位获得P型硫化铅； 在铅分压大的气氛中处理硫化铅，产生硫空位获得N型硫化铅； 通过控制成分及其比例改变化合物半导体的导电类型 例2、 在真空中对氧化锌进行脱氧处理，产生氧空位获得N型氧化锌； 负电性： 硫—2.58 铅—2.33 负电性： 氧—3.5 锌—1.65 As As As Ga As Ga As Ga Ga Ga Ga Ga 砷化镓半导体的本征点缺陷及其性质 Ga Ga Ga As As Ga As As As As Ga Ga VGa VAs 砷空位---产生1个受主能级：（EV+0.12）eV 镓空位—产生2个受主能级：(EV+0.01)、(EV+0.18)eV 镓偏多或砷偏多，容易形成砷空位或镓空位 As 负电性：Ga=1.5，As=2.0 X X X X M X M VM M M X M X M M X M M M X X M M VX M--负电性小的原子 X--负电性大的原子? VM --正离子空位 VX --负离子空位 离子半导体（硫化物、硒化物、氧化物）的本征点缺陷 X M X 强离子性化合物半导体库仑排斥力大，形成替位原子需较大能量，反结构缺陷少。 B B Si Si A B A B Si Si Si Si Si Si Ga Ga Ga Ga B A AB A A A B A B A B A B BA A--价电子少的原子 B--价电子多的原子 AB--A替代B BA--B替代A 反结构缺陷（替位原子） AB--受主，BA --施主 AB 中性 受主 施主 位错原子与周围3个原子形成共价键，1个不成对电子形成不饱和共价键。 位错原子与周围3个原子形成共价键，不饱和键俘获1个电子带负电。 位错原子与周围3个原子形成共价键，失去不成对电子带正电。 　硅、锗半导体的位错能级 3、半导体中的