WWW.NEW.PDFM.RU
БЕСПЛАТНАЯ  ИНТЕРНЕТ  БИБЛИОТЕКА - Собрание документов
 


«ПОЛУПРОВОДНИКИ. ДОНОРНЫЕ И АКЦЕПТОРНЫЕ УРОВНИ трона и дырки:,. Мы рассматривали какой-то абстрактный собственный прямозонный полупроводник, зоНа самом деле есть много разных масс: u,,,. ...»

ЛЕКЦИЯ 12

СОБСТВЕННЫЕ И ПРИМЕСНЫЕ

ПОЛУПРОВОДНИКИ .

ДОНОРНЫЕ И АКЦЕПТОРНЫЕ

УРОВНИ

трона и дырки:, .

Мы рассматривали какой-то абстрактный собственный прямозонный полупроводник, зоНа самом деле есть много разных масс: u,,, .

на проводимости и валентная зона которого описывались эффективными массами элекu u

u u

Рис. 12.1

Для полупроводников, составленных из двух элементов (InSb, GaAs, CdTe), характерно, что сумма их валентностей должны быть равна 8 .

Кремний и германий принадлежат к четвертой группе, у них ГЦК-решетка. Она выглядит следующим образом. Мы вдвигаем одну решетку в другую по главной диагонали .

Чтобы построить зону Бриллюэна, нам нужна обратная решетка. Обратной к ГЦК, является ОЦК. Зоной Бриллюэна в этом случае является ячейка Виггнера – Зейца. Она образуется путем отсечения плоскостями, проходящих через середины ребер от куба .

Ячейка будет составлена из 6 квадратов и 8 шестиугольников .

Для валентной зоны, максимум будет находиться в середине зоны Бриллюэна .

Конспект не проходил проф. редактуру, создан студентами и, ! 2 возможно, содержит смысловые ошибки .

Следите за обновлениями на lectoriy.mipt.ru .

Рис. 12.2 Минимумы зоны проводимости будут находиться вблизи границ зоны Бриллюэна .

Для кремния получается 6 эквивалентных минимумов. Поскольку мы раскладываем закон дисперсии вблизи экстремума, то изоэнергетические поверхности будут в форме эллипсоидов. Они называются долины .

Для подготовки к экзаменам пользуйтесь учебной литературой .

! Об обнаруженных неточностях и замечаниях просьба писать на pulsar@ phystech. edu Конспект не проходил проф. редактуру, создан студентами и, !

3 возможно, содержит смысловые ошибки .

Следите за обновлениями на lectoriy.mipt.ru .

Рис. 12.3 Нарисуем один из шести минимумов для кремния и потолок валентной зоны для разных направлений .

Рис. 12.4 (u 0u )2 + (u 0u )2 (u 0u )2

Разложение будет иметь следующий вид:

() = (0 ) + + .

А тензор масс выглядеть так:

1 0 .

= 0

–  –  –

(2) 3 Важно, что есть еще — число эквивалентных экстремумов, то есть получается 6 2/3 (2 )1/3 .

одинаковых картинок. Чтобы перейти к одной картинке, нужно заменить массу на u

–  –  –

Это пример узкозонного полупроводника .

Уровень хим. потенциала здесь вообще залезает в зону проводимости. Дырки становятся более классическими, а электроны наоборот .

Для подготовки к экзаменам пользуйтесь учебной литературой .

! Об обнаруженных неточностях и замечаниях просьба писать на pulsar@ phystech. edu Конспект не проходил проф. редактуру, создан студентами и, !

5 возможно, содержит смысловые ошибки .

Следите за обновлениями на lectoriy.mipt.ru .

–  –  –

Возьмем u 1 эВ, тогда при комнатной температуре:

u 1019 20 (1011 10u uuuuuu )3 — очень маленькая концентрация носителей по сравнению с металлами .

Можно нагревать, но сильного эффекта это не принесет. Для того, чтобы получать знать количество примеси, поэтому указывается u. Обычно u 1017 3, т.‘е. на высокие концентрации, применяют легирование .

Легирование — это добавление примесей. Для примесного полупроводника нужно сто тысяч атомов вещества приходится один атом примеси. Если брать собственные полупроводники — Si, Ge (четвертая группа), то в них добавляют или элементы пятой группы (P, Sb, As), или третьей (Al, In, Ga) .





Рассмотрим решетку атомов кремния. Четыре валентных электрона образуют четыре валентные связи .

–  –  –

В таком случае все будет, как для атома водорода, только нужно заменять 2 uu .

0. Получим уровни энергии:

А поскольку электрон не свободный, то нужно заменять его массу на эффективную:

u

–  –  –

проводимости. Поскольку при комнатной температуре 0, 025, то все электроны Рассмотрим, что будет, если мы порвем связь между электроном и протоном .

Электрон должен занять одно из свободных состояний, которые находятся в зоне перейдут в зону проводимости. Концентрация носителей в зоне проводимости увеличится на количество атомов примеси. Вот зачем нужны доноры .

–  –  –

u 106 см., т. е. расстояние между донорами примерно в сто раз больше, Предположим, что все доноры расположены на примерно одинаковых расстояниях .

1/3 Вычислим его .

чем между атомами .

Посмотрим, насколько справедливо приближение про боровский радиус:

–  –  –

А поскольку расстояние между атомами порядка 3, то предположение законно .

Если же мы начинаем увеличивать концентрацию примесей (больше 1018 ), то тогда Если расстояние между донорными атомами больше, чем удвоенный радиус Бора, то волновые функции электронов не перекрываются .

волновые функции перекрываются, уровни энергии расщепляются. Образуется примесная зона. Она может находиться как внутри запрешенной зоны, так и перекрываться с Если уровень хим. потенциала ниже примесного уровня (на 2-3 ), то это означает, зоной проводимости .

Рассмотрим взаимное расположение разных уровней энергии .

–  –  –

Получается, что при сильном легировании концентрация электроном стала 1017, а концентрация дырок — 105 .

Теперь заменим Sb на B. Получим акцепторную примесь .

Атому бора не хватает одного электрона до того, чтобы войти в решетку. Искусственно добавим пару электрон-позитрон. Электрон уйдет в решетку, и мы получим ситуацию, как будто позитрон, вращающийся вокруг антипротона. Инвертированный атом водорода. Уровни тогда располагаются внизу и они захватывают электрон валентной зоны, и получается связанная дырка .

Для подготовки к экзаменам пользуйтесь учебной литературой .

! Об обнаруженных неточностях и замечаниях просьба писать на pulsar@ phystech. edu Конспект не проходил проф. редактуру, создан студентами и, ! 8 возможно, содержит смысловые ошибки .

Следите за обновлениями на lectoriy.mipt.ru .

–  –  –

+ Но это уравнение дает в итоге уравнение четвертой степени, и мы не будем его рассматривать .

–  –  –

Рассмотрим ситуацию на качественном уровне .

При малых температурах вероятность перехода с потолка валентной зоны гораздо меньше, чем с донорного уровня, поэтому можно вообще не учитывать переходи из валентной зоны. Как известно, уровень хим. потенциала лежит посередине запрещенной зоны. Здесь эту роль будет выполнять промежуток между донорным уровнем и зоной проводимости .

–  –  –

При увеличении температуры, когда уже все донорные атомы будут ионизованы, то Построим график зависимости ln от u. При малых температурах euu /2uu .

переходы электронов будут только из валентной зоны, поэтому хим. потенциал опуститИзначально (при = 0) никаких электронов нет, поэтому выходим мы из нуля. При ся до середины запрещенной зоны .

повышении температуры наступает момент, когда все доноры уже ионизовались, а собДля подготовки к экзаменам пользуйтесь учебной литературой .

! Об обнаруженных неточностях и замечаниях просьба писать на pulsar@ phystech. edu Конспект не проходил проф. редактуру, создан студентами и, !

9 возможно, содержит смысловые ошибки .

Следите за обновлениями на lectoriy.mipt.ru.



Похожие работы:

«ГОДОВОЙ ОТЧЕТ 2011 ГЕОЛОГОРАЗВЕДКА И ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА В сентябре 2009 г. совет директоров "Газпром нефти" утвердил стратегию развития Блока разведки и добычи Компании. В соответствии с ней к 2020 г. "Газпром нефть" намерена увеличить объемы производства углеводородов до 100...»

«Scientific Cooperation Center Interactive plus Автор: Кренслер Яна Юрьевна студентка Научный руководитель: Крюкова Людмила Васильевна канд. ист. наук, доцент Институт сервиса, туризма и дизайна (филиал) ФГАОУ ВО "Северо-Кавказский федеральный университет" г. Пятигорск, Ставропольский край КОЛ...»

«беспокойстве у гнезда глухие крики "хуф", "хээв", жалобное "уйяйяйяйяйю. Голодные слетки хрипло кричат "Йек-йек-йек" (обычно или слога). Распространение. Леса северных и умеренных широт Евразии и Северной Америки. На Урале от северной лесостепи до...»

«Генри Х. Хойер УПРАВЛЕНИЕ КРУПНОТОННАЖНЫМИ СУДАМИ ПРИ МАНЕВРИРОВАНИИ Перевод с английского Я. H. Семенихина, Ю. М. Улькина, М. H. Письменного ОГЛАВЛЕНИЕ Введение Управлению судном надо учиться Некоторые соображения Многообразие факторов в управлении судном Принципы управления судном Дв...»

«ДЛЯ ЖЮРИ ВСЕРОССИЙСКАЯ ОЛИМПИАДА ШКОЛЬНИКОВ 2016-2017 УЧ. Г. МУНИЦИПАЛЬНЫЙ ЭТАП География 8 класс Критерии проверки I раунд (тестовый) Задание 1 Ответ: № вопроса Правильный ответ Количество баллов 1. 4 1 2. 3 1 3. 2...»

«http://base.consultant.ru/cons/cgi/online.cgi?req=doc;base=LAW;n=168372;div=LAW;mb=LA W;opt=1;ts=C6CCED37C6A9A779B3B938C39B33A0A7;rnd=0.09164844220504165 (17.09.2014) Источник публикации Документ опубликован не был Примечание к документу КонсультантПлюс: примечание. Начало действия документа 01.09.2014. Н...»

«Эрик Нюстрем Аарон Аароновы потомки Аваддон Авана и Фарфар (Парпар) Аварим Авва Аввакум Аввеи Аввим Август Августово рассмотрение Авдемелех Авденаго Авдий Авдон Аве-Ситтим Аведдар Авель-Беф-Маах Авель-Керамим Авель-М...»

«Секция А Теория имитационного моделирования СРАВНЕНИЕ МЕТОДОВ ОРГАНИЗАЦИИ ДИСКОВОГО ПРОСТРАНСТВА ФАЙЛОВЫХ СЕРВЕРОВ М. С. Косяков (Санкт-Петербург) 1. Введение Рост объема цифровых неструктурированных данных привел к появлению...»







 
2018 www.new.pdfm.ru - «Бесплатная электронная библиотека - собрание документов»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.