獲取材料iippt課件(已修改)
2025-01-27 09:32 本頁面
【正文】 第五章 信息獲取材料 信息功能材料 元素半導體光電材料 理想的晶體在絕對零度時存在一個空的導帶，由一個禁帶把導帶與填滿的價帶隔開，隨著溫度上升，由于熱激發(fā)而產生 np 對，引起導電勢，這種性質叫做 本征半導電性 ，電子和空穴具有相同的濃度： 一、 Si 和 Ge 的結構特征和電學性質 )()2e x p (2/3npiigienkTEUTn??? ????由此得到：1. 本征性質 典型的禁帶寬度： Si eV Ge eV 四方面的特點： ? 理想的晶體是不存在的，由于實際半導體中化學雜質和結構缺陷或多或少為存在，影響平衡時電子和空穴的相對濃度。但是： ? 施主和受主相等濃度導致類似本征材料的狀況。 ? 雜質能級如果靠近相應能帶邊緣，則為 淺位雜質 ，反之為 深位雜質 。前者是 III族和 V族的全部元素，后者有過渡金屬等。 2. 非本征性質 2innp ??熱振動、雜質和結構缺陷是晶體周期的不完整性的三個方面。 ?缺陷的重要性主要在于它們對遷移率、復合和俘獲現象的影響，主要有 點缺陷 、 線缺陷 和面缺陷。 ?點缺陷是集中在晶體中單點的結構缺陷，包括空位和填隙等； ?線缺陷是沿著一條件集中的不完整性，也叫做位錯，如：應力作用下產生的某些平面滑移等； ?人們對面缺陷的研究知之甚少，相對來說也不太重要。 3. 晶格的結構缺陷 ?在實際應用中，電子和空穴的濃度往往是偏離平衡濃度的，即所謂的非平衡現象是普遍存在的。 ?如果： ?那么，可以定義 t 為少數載流子壽命。再由 Einstein關系可以得到擴散率和擴散長度： ?在最初的半導體晶體中，截流載流子壽命僅受復合過程限制，因為當時注重于減少俘獲效應；但是在半導體輻射探測器的研究中，往往是由測量出的電荷收集效率來推導電荷載流子的壽命的。 4. 半導體輻射探測器的有效載流子濃度 t/0)( tentn ??tt?DDLektD???2/1)(/Eg(Si) = eV Eg(Ge) = eV，兩者的本征型探測器遠不如 PbS探測器，所以要引入雜質。 Si 材料的特性 引入雜質在 Si禁帶中建立起相應的局部能態(tài)，外界紅外輻射會引起雜質能級的光激勵，光電導響應與這些能級到導帶或滿帶的電子或空穴躍遷有關。 Si 探測器的特點 硅的介電系數低，具有合適能級的雜質的溶解性高，所以能夠制成紅外吸收系數較大的非本征型硅探測器。 ： 熱成像技術，紅外探測器。 二、非本征硅紅外探測器材料 IIIV族化合物半導體光電材料 ?GaAs的禁帶寬度比 Si稍微高一點，有利于制作在較高溫度下的器件；其遷移率較高，約是 Si中電子的 5倍。 ?GaAs為閃鋅礦結構，密度為 ，主要為共價鍵形式。能帶結構為直接躍遷型，有較高的發(fā)光效率。其禁帶中淺雜質電離能小。 一、 GaAs體系光電薄膜的量子阱、超晶格結構 1. GaAs材料的特性 ?GaAs單晶的制備主要有：GaAs的合成， As蒸氣壓的控制。圖為水平舟生長法。 （ 1）半導體超晶格、量子阱的概念 能夠對電子的運動產生某種約束并使其能量量子化的勢場稱為量子阱。 半導體的超晶格結構與多量子阱結構相似。 、量子阱材料 （ 2）半導體超晶格、量子阱的能帶結構特點 量子阱和
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