半導(dǎo)體材料的定義與物理基礎(chǔ)-全文預(yù)覽
【正文】 的 導(dǎo)電電子濃度、導(dǎo)電空穴濃度 (統(tǒng)稱為載流子濃度 )和導(dǎo)電類型的影響 沒(méi)有淺能級(jí)雜質(zhì)顯著 。通常稱這種能級(jí)為深能級(jí)，相應(yīng)的雜質(zhì)稱為深能級(jí)雜質(zhì)。自由電子是少子空穴是多子雜質(zhì)原子提供 由熱激發(fā)形成因留下的空穴很容易俘獲電子，使雜質(zhì)原子成為 負(fù)離子。 用空穴移動(dòng)產(chǎn)生的電流代表束縛電子移動(dòng)產(chǎn)生的電流電子濃度 ni = 空穴濃度 pi19半導(dǎo)體的導(dǎo)電特征?導(dǎo)帶上的電子參與導(dǎo)電?價(jià)帶上的空穴也參與導(dǎo)電?半導(dǎo)體具有電子和空穴兩種載流子?金屬只有電子一種載流子20能帶理論（小結(jié)）?能帶的形成（能級(jí)交疊帶來(lái)電子共有化以及能級(jí)分裂）?自由電子和空穴21能級(jí)理論?雜質(zhì)半導(dǎo)體?雜質(zhì)能級(jí)?費(fèi)米能級(jí)22雜質(zhì)半導(dǎo)體?原子并不是靜止在具有嚴(yán)格周期性的晶格格點(diǎn)位置上，而是在平衡位置附近振動(dòng)?半導(dǎo)體材料并不是純凈的，而是含有若干雜質(zhì)?實(shí)際的半導(dǎo)體晶格結(jié)構(gòu)并不是完整無(wú)缺的，而是存在著各種缺陷，點(diǎn)缺陷，線缺陷，面缺陷23雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 摻入雜質(zhì)的本征半導(dǎo)體。綱 要?半導(dǎo)體材料是什么?半導(dǎo)體材料的物理基礎(chǔ)?什么樣的半導(dǎo)體材料適合作為光伏材料?光生伏特效應(yīng)1?何謂半導(dǎo)體?半導(dǎo)體材料的分類?半導(dǎo)體材料的性質(zhì)2何謂半導(dǎo)體?導(dǎo)體， 電阻率在 ，如各種金屬?半導(dǎo)體，電阻率在 105到 ，如硅，鍺，硫化鋅等等?絕緣體：電阻率在 106到 ，如云母，水泥，玻璃，橡膠，塑料等等3半導(dǎo)體材料的分類? 按大范圍，分為有機(jī)半導(dǎo)體，無(wú)機(jī)半導(dǎo)體，有機(jī) 無(wú)機(jī)半導(dǎo)體復(fù)合材料，以下僅介紹無(wú)機(jī)半導(dǎo)體分類? 組成元素類別可分為元素半導(dǎo)體，化合物半導(dǎo)體? 從晶體結(jié)構(gòu)，晶體半導(dǎo)體，非晶半導(dǎo)體? 從特性和功能分，微電子材料，光電子材料，光伏材料4半導(dǎo)體材料的性質(zhì)雜質(zhì)敏感性負(fù)的電阻率溫度系數(shù)光敏性電場(chǎng)效應(yīng)和磁場(chǎng)效應(yīng)5?材料永遠(yuǎn)起著決定一代社會(huì)科技水平的關(guān)鍵作用?鍺是最早實(shí)現(xiàn)提純和完美晶體生長(zhǎng)的半導(dǎo)體材料 ?硅是最典型、用量最廣泛而數(shù)量最多的半導(dǎo)體材料 ?近年來(lái)一些化合物半導(dǎo)體材料已被應(yīng)用于各種器件的制作中 ?半導(dǎo)體已經(jīng)發(fā)展成為種類繁多的大科門類材料 6（光伏）材料的物理基礎(chǔ)?載流子的產(chǎn)生 （能帶，載流子）?載流子的分離（ pn結(jié)）7載流子的產(chǎn)生?能帶理論?能級(jí)理論?非平衡載流子8能帶理論?能帶的形成?載流子的定義9能帶的形成?波爾理論① 核外電子只能在有確定半徑和能量的軌道上運(yùn)動(dòng) ,且不輻射能量② 基態(tài)：能量最低； 能級(jí)：軌道的不同能量態(tài)；激發(fā)態(tài)：電子被激發(fā)到高能量軌道上③ 激發(fā)態(tài)的電子不穩(wěn)定，躍遷到低能級(jí)，以光的形式釋放能量。16載流子?自由電子?自由空穴17共價(jià)鍵內(nèi)的電子稱為 束縛電子價(jià)帶導(dǎo)帶掙脫原子核束縛的電子稱為 自由電子價(jià)帶中留下的空位稱為 空穴禁帶 EG外電場(chǎng) E自由電子定向移動(dòng)形成 電子流束縛電子填補(bǔ)空穴的定向移動(dòng)形成 空穴流兩種載流子 動(dòng)畫一181. 本征半導(dǎo)體中有兩種載流子 — 自由電子和空穴2. 在外電場(chǎng)的作用下，產(chǎn)生電流 — 電子流和空穴流電子流 自由電子作定向運(yùn)動(dòng)形成的與外電場(chǎng)方向相反自由電子始終在導(dǎo)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)空穴流 價(jià)電子遞補(bǔ)空穴形成的與外電場(chǎng)方向相同始終在價(jià)帶內(nèi)運(yùn)動(dòng)空穴的出現(xiàn)是半導(dǎo)體區(qū)別于導(dǎo)體的一個(gè)重要特點(diǎn)。 施主雜質(zhì)因提供自由電子而帶正電荷成為 正離子25雜質(zhì)半導(dǎo)體雜質(zhì)半導(dǎo)體 P型半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入三價(jià)元素如 B。262023/3/1 星期一星期一 27下表總結(jié)了不同類型半導(dǎo)體的特性下表總結(jié)了不同類型半導(dǎo)體的特性P型（正）型（正） N型（負(fù)）型（負(fù)）摻雜摻雜 ⅢⅢ 族元素（如硼）族元素（如硼） ⅤⅤ 族元素（如磷）族元素（如磷）價(jià)鍵價(jià)鍵 失去一個(gè)電子（空失去一個(gè)電子（空穴）穴）多出一個(gè)電子多出一個(gè)電子多子多子 空穴空穴 電子電子少子少子 電子電子 空穴空穴27雜質(zhì)能級(jí)?施主能級(jí)，受主能級(jí)?深能級(jí)，淺能級(jí)28 施主與受主雜質(zhì)能級(jí)半導(dǎo)體的雜質(zhì)能級(jí)和雜質(zhì)的電離過(guò)程能帶圖EcEv引入貴，過(guò)渡金屬雜質(zhì)深能級(jí)摻雜濃度高則分別出現(xiàn)摻雜濃度低同時(shí)出現(xiàn)施主受主能級(jí)29 深能級(jí)?在半導(dǎo)體硅、鍺中，除 Ⅲ 、 Ⅴ 族雜質(zhì)在禁帶中形成淺能級(jí)外，其它各族元素?fù)饺牍?、鍺中也會(huì)在禁帶中產(chǎn)生能級(jí)30?非 III、 V族雜質(zhì)在硅、鍺的禁帶中產(chǎn)生的 施主能級(jí)距離導(dǎo)帶底較遠(yuǎn) ，它們產(chǎn)生的受主能級(jí) 距離價(jià)帶頂也較遠(yuǎn) 。有的雜質(zhì) 既能引入施主能級(jí)，又能引入受主能級(jí) 。但是對(duì)于大量電子群體，在熱平衡狀態(tài)下，電子能量大小服從 FermiDirac統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律。?產(chǎn)生：光注入，電注入 (電路中的 pn結(jié)）?復(fù)合：直接復(fù)合，間接復(fù)合或者輻射復(fù)合，非輻射復(fù)合，俄歇復(fù)合361．光注入 38對(duì)同塊材料 ：?n=?p 熱平衡時(shí) n0● 注入的非平衡載流子濃度大于平衡時(shí)的多子濃 度，稱為 大注入 。??1015cm3,??則
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