固體與半導體物理平衡狀態(tài)下的半導體-文庫吧
2025-07-07 06:42 本頁面
【正文】 體材料 ,發(fā)光效率比硅強10萬倍 ,但這些材料制備的光電器件不能與廣泛使用的硅電子技術(shù)兼容 . 從微電子器件及其集成技術(shù)上看 ,發(fā)展了一套完整的硅平面 技術(shù) ,并建立起整個微電子技術(shù)體系 ,因此 ,無論從工藝 .技術(shù) 還是經(jīng)濟效益等方面 ,硅材料仍是最基礎(chǔ)的材料 . 90年代前 , 主要集中在體材料和薄膜材料， (1)在硅材料中引入新的活性發(fā)光中心 .(2)利用外延技術(shù)在硅襯底上制備具有發(fā)光性能的復合材料 .采用能帶理論對發(fā)光機理進行研究。 90年代后 , 主要集中于硅基納米和量子材料，多孔硅、硅量子線發(fā)光材料以及超晶格和量子阱發(fā)光材料 .主要采用量子限制效應和表面態(tài)效應對發(fā)光機理進行研究 . 硅基發(fā)光材料研究分為兩個階段： { 本征半導體和雜質(zhì)半導體 一 .本征半導體 無雜質(zhì)和缺陷 存在本征激發(fā) 價帶電子稱為導帶電子的過程 是電子脫離共價鍵所需的最低能量 gE (1)高純度、結(jié)構(gòu)完整的半導體 (2)高溫下的雜質(zhì)半導體 二 .雜質(zhì)半導體 1. n型半導體 主要依靠導帶電子導電的半導體 電子擺脫共價鍵的束縛 價帶電子成為導帶電子 (1) 施主雜質(zhì) 在 Si、 Ge Ⅳ 族元素中摻入 P、 As、 Sb等 Ⅴ 元素 形成一個正電中心和一個電子 提供導帶電子－施主雜質(zhì) (2) 施主雜質(zhì)能級 (3) 施主雜質(zhì)電離能 氫原子模型 A: 電子受到晶格勢場作用，用有效質(zhì)量 取代電子的慣性質(zhì)量 。 0nmm? ?B: 雜質(zhì)處于晶體中，考慮晶體介電常數(shù) 的影響。 r? 施主能級和施主電離 DEDE?402208mqEh???氫原子基態(tài)電子的電離能 *42 2 208nDrmqEh????施主雜質(zhì)的電離能 P As Sb Si Ge 雜質(zhì) 晶體 2. P型半導體 主要依靠價帶空穴導電的半導體 (1) 受主雜質(zhì) 在 Si、 Ge Ⅳ 族元素中摻入 B、 Al、 Ga、 In等 Ⅲ 元素 形成一個負電中心和一個空穴 提供價帶空穴－受主雜質(zhì) (2) 受主雜質(zhì)能級 (3) 受主雜質(zhì)電離能 受主能級和受主電離 *42 2 208PArmqEh???? B Al Ga Si Ge 雜質(zhì) 晶體 In AE?AE 摻入 GaAs中的 Si或 Ge是受主雜質(zhì)還是施主雜質(zhì)？ 硅或鍺中同時摻入施主雜質(zhì)和受主雜質(zhì)，半導體呈哪種類型？ (1) DANN?DN ? 施 主 雜 質(zhì) 濃 度AN ? 受 主 雜 質(zhì) 濃 度半導體呈 n型 ( 2) DANN?半導體呈 P型 ( 3 ) DANN?雜質(zhì)很多，但導帶電子和價帶空穴很少，電學性質(zhì)很差。 淺能級雜質(zhì) 雜質(zhì)能級在禁帶中的位置接近導帶底或價帶頂 深能級雜質(zhì) 雜質(zhì)能級在禁帶中的位置遠離導帶底或價帶頂 Si中摻 Au 形成載流子的有效復合中心，對半導體的光電性能產(chǎn)生影響。 一 .熱平衡狀態(tài) 導帶電子來源： (1)本征激發(fā)的電子 (2)施主雜質(zhì)電離 價帶空穴來源： (1)本征激發(fā)后價帶形成的空穴 (2)受主雜質(zhì)電離 載流子的產(chǎn)生過程 { 熱平衡載流子
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