Силно легирани полупроводници - кристален. полупроводници. в ром примес атоми (йони) са случайно разпределени в решетката и тяхната концентрация превишава определена N-Rui критично. концентрация Ncr. S. стр. Представлява нарушено система на примеси в рамките на единичен кристал подреден. полупроводникови матрица.
Когато леко легирани (вж. Допинг на полупроводници) примесни атоми могат да бъдат считани изолирани един от друг. Wave Fct електрони и силови полета U съседни атоми на примеси (Кулон за заредени примеси -. Йони еластичен - за неутрални атоми) не се припокриват (фигура 1 а.).
Фиг. 1. зависимостта на плътността на примеси състояния на енергията си леко легирани полупроводникови (а); със средно ниво допинг (б); под силен допинг (с).
Количествено състояние на слаб допинг се извършва в съответствие с неравенства:
Ето - ср разстоянието между съседни атоми примес AB - Бор радиус на примеса атомите в кристала, r0 - скрининг радиус Кулон потенциал примес йон електрически. поле противоположно натоварен свободните носители такса. Неравенство (1) определя, че няма припокриване на неравенство вълната F-ционните електрони (2) - електрически полета съседна примеси атома:
Тук- diyalektrich. константа на кристала. размер R0 зависи от концентрацията на свободните носители на заряд n0. т. е. от концентрацията на телевизия примес. За случаи, напълно изродени и не-изроден газ на носители на заряд, съответно,
където m * - EFF. маса от таксата превозвачи.
С увеличаване на условията на концентрация примес N (1) и (2) са разделени. Първо спира неравенството (2), т. К. N увеличаване примеси атома и схождащите електрон локализиран в потенциална яма U един от тях започва да бъдат засегнати от съседните атоми. Така energetich. нивото на примеси електрон изместен малко, но нивата на примеси остават дискретни. Смесване на нивата зависи от относителното положение на примеси атома. Случайността на последната води до разпространението на нивата на примеси в сравнение с дъното на лентата проводимост и валенция в различни части на кристала. Това се разглежда като разширяване на нивото на примеси се нарича. класически (Фиг. 1Ь).
По-нататъшно увеличение на N е счупен неравенство (1). Поради припокриването на вълната F-ции дискретни нива на електрони на съседни атоми се разшири така, че се превръща в примес лента. Докато задържа в нива полупроводников примеси се разшири или самостоятелна OTI примес лента, нивото на допинг се отнася до средната (или междинното съединение). При достатъчно висока концентрация на примесите са разбити напълно двете неравенства. Зоната за примес продължава да се разширява и в критичния врата-рояк. концентрация NKP това се слива с двете групата проводимост и валентната зона (фиг. 1с). Плътността на държави е различно от 0 в почти всички забранена лента на полупроводника ( "опашки" на плътността). В тази такса газ превозвачи вече не се подчинява статистиката Boltzmann; тя се превръща дегенерат и спазвайте статистиката на Ферми.
Когато силно легирани електрон взаимодейства едновременно с няколко. примесни атоми, и броя на координати на-ryh поради хаотично. разпространение са различни в различните части на кристала. В резултат на потентността. енергия U примеси електрони става случайни, което води до гофриране зони (фиг. 2).
В "опашки" на плътността на състоянията и техните колебания. характер се проявява в електрическа проводимост (вж. Hopping проводимост теория за просмукване). на photoconductivity (гигантски увеличаване на живота на носители на заряд) в електролуминесценция P - N възли и heterojunctions и сътр.
Фиг. 2. Енергията на таксата превозвачи в област, силно легирани с примеси на полупроводника.
Фиг. 3. Зависимостта на n0 концентрация носител на концентрация примес N в случай на неутрални (1) и (2) заредени примеси дефекти комплекси.
Когато п> NKP нарушен йонизация-равновесие примес, т. Е. има отклонение от равенството n0 = Н. Това се дължи на образуването на онечистване АОК = SR (комплекси). В комплексообразуването може да доведе до промяна в плътността на носител и позицията на примеса на нивата на примеси в забранения зона. (. Фигура 3) Зависимост n0 (N) след това се изчислява по формулата:
където К (Т) - постоянно взаимодействието на примеси атоми, m - броят на допинг примеси атома в клъстера, Q - Електрически. клъстер заплащане. За малка зависимост на N (6) преминава в n0 = N; за голям N и неутрални клъстери
За otritsat. клъстер с т = 1 (взаимодействия с примесни атоми към - л друга точка дефект.), кривата (6) в тежката допинг плата:
преминаване на р = -1 по отношение
Q на зареждане може да бъде отрицателна само, тъй като, когато р = + 1 клъстери не са намалени, и когато Q> 1 дори да реши по-горе въведена n0 концентрацията на Н. примес което е невъзможно. Комплексообразуването има значителен ефект върху разсейване и залавяне на носители на заряд, Opt. механично. и др. собственост. Въз основа на образуването на комплекс на комплекс-примеси дефект центрове, имащи отличен от добавки атома energetich. и рекомбинация. характеристики, се използват в практиката на допинг материал, за да придаде нови свойства.
Лит:. VI Fistul силно легирани полупроводници, М. 1967 Fistul VI P. Greenstein, M. P и и м NS О Polytron добавки в полупроводници, "FTP", 1970, Vol. 4, стр. 84; Става R. W. Weber G. R. Ефект на образуване на комплекс на дифузия на арсен в силиций, «J. Appl. Физ. », 1973, кн. 44, стр. 273; Bonch-VL К и L и w п и за в ГС физика на полупроводници, М. 1977; Shklovskii BI, Efros AL електронните свойства на легирани полупроводници, М. 1979. VI фистула.
Свързани статии