【2017年整理】能带弯曲.docVIP

望各位版友能讨论一下半导体异质结能带弯曲的问题，能带在什么情况下会发生弯曲？会出现何种弯曲？弯曲的幅度有没有定量的标准或测量方法？2007-5-20 21:48 HYPERLINK /thread-2671964-1-1.html \l ## \o 复制帖子链接到剪贴板 #1 HYPERLINK /profile-uid-75066.html \t _blank zajylf 助理工程师 精华 0积分 1887帖子 942水位 1884 技术分 0 这个问题相当有意思!!因为这是做太阳能电池的基础.刚学了些硅太阳能的知识,交流一下我知道的,请高手提些意见!能带弯曲产生主要原因是半导体的载流子的热运动造成空间电偶层，形成内电场.同质结可用一块半导体经掺杂形成P区和N区。由于杂质的激活能量ΔE很小，在室温下杂质差不多都电离成受主离子和施主离子.在PN区交界面处因存在载流子的浓度差，故彼此要向对方扩散。设想在结形成的一瞬间，在N区的电子为多子，在P区的电子为少子，使电子由N区流入P区，电子与空穴相遇又要发生复合，这样在原来是N区的结面附近电子变得很少，剩下未经中和的施主离子ND+形成正的空间电荷。同样，空穴由P区扩散到N区后，由不能运动的受主离子NA-形成负的空间电荷。在P区与N区界面两侧产生不能移动的离子区,于是出现空间电偶层，形成内电场,此电场对两区多子的扩散有抵制作用，而对少子的漂移有帮助作用，直到扩散流等于漂移流时达到平衡，在界面两侧建立起稳定的内建电场。在热平衡条件下，结区有统一的EF；在远离结区的部位，EC、EF、Eν之间的关系与结形成前状态相同。一般情况下，N型、P型半导体单独存在时，EFN与EFP有一定差值。当N型与P型两者紧密接触时，电子要从费米能级高的一方向费米能级低的一方流动，空穴流动的方向相反。同时产生内建电场，内建电场方向为从N区指向P区。在内建电场作用下，EFN将连同整个N区能带一起下移，EFP将连同整个P区能带一起上移，直至将费米能级拉平为EFN=EFP，载流子停止流动为止。在结区这时导带与价带则发生相应的弯曲，形成势垒。势垒高度等于N型、P型半导体单独存在时费米能级之差.这样能带就弯曲了,这是无法避免的,其实从某种角度来说,太阳能电池正是得益于这种弯曲呢 HYPERLINK /thread-2671964-1-1.html \l ## \o 复制帖子链接到剪贴板 #2费米能级就是绝对零度下电子可以占据的最高能级，p-n结接触后，如果费米能级不相等，电子就会从费米能级高的向费米能级低的一方扩散，从而使费米能级发生变化，最终达到平衡时，费米能级相等。不是，费米能级表征的是电子的填充水平。无论是否掺杂，半导体都有费米能级如果是n掺杂就是施主能级，如果是p掺杂就是受主能级。掺杂后，费米能级会根据吸附剂表面与被吸附物之间作用力的不同，吸附可分为物理吸附与化学吸附。 　　物理吸附是被吸附的流体分子与固体表面分子间的作用力为分子间吸引力，即所谓的范德华力(Van der waals)。因此，物理吸附又称范德华吸附，它是一种可逆过程。当固体表面分子与气体或液体分子间的引力大于气体或液体内部分子间的引力时，气体或液体的分子就被吸附在固体表面上。从分子运动观点来看，这些吸附在固体表面的分子由于分子运动，也会从固体表面脱离而进入气体(或液体)中去，其本身不发生任何化学变化。随着温度的升高，气体(或液体)分子的动能增加，分子就不易滞留在因体表面上，而越来越多地逸入气体(或液体 中去，即所谓“脱附”。这种吸附—脱附的可逆现象在物理吸附中均存在。工业上就利用这种现象，借改变操作条件，使吸附的物质脱附，达到使吸附剂再生，回收被吸附物质而达到分离的目的。物理吸附的特征是吸附物质不发生任何化学反应，吸附过程进行得极快，参与吸附的各相间的平衡瞬时即可达到。 　　化学吸附是固体表面与被吸附物间的化学键力起作用的结果。这类型的吸附需要一定的活化能，故又称“活化吸附”。这种化学键亲和力的大小可以差别很大，但它大大超过物理吸附的范德华力。化学吸附放出的吸附热比物理吸附所放出的吸附热要大得多，达到化学反应热这样的数量级。而物理吸附放出的吸 附热通常与气体的液化热相近。化学吸附往往是不可逆的，而且脱附后，脱附的物质常发生了化学变化不再是原有的性状，故其过程是不可逆的。化学吸附的速率大多进行得较慢，吸附平衡也需要相当长时间才能达到，升高温度可以大大地增加吸附速率。对于这类吸附的脱附也不易进行，常需要很高的温度才能把被吸附的分子逐出去。人们还发现，同一种物质，在低温时，它在吸附剂上进行的是物理吸附，随着温度升高到一定程度，就开始发生化学变化转为化学吸附，有时两种吸附会同时发生。化学吸附在催化作用过程中占有很重要的地位。本章