半导体物理学:能带底和导带底,能带顶和价带顶有什么区别 还有能带,允带,禁带,导带,价带之间关系

半导体物理学:能带底和导带底,能带顶和价带顶有什么区别 还有能带,允带,禁带,导带,价带之间关系,第1张

这个问题我来,我是微电子专业的。

首先,导带和价带都是能带。那么能带底就包括导带底和价带底,能带顶同理。

导带和价带如图:

Ec就是导带底所处的能级,Ev就是价带顶所处的能级。禁带宽度就是中间的Eg,是不允许电子存在的部分(禁是禁止之意)。

缺陷是由于晶体中的原子(或离子)的热运动而造成的缺陷,从几何图形上看是一种点缺陷,热缺陷的数量与温度有关,温度愈高,造成缺陷的机会愈多。晶体中热缺陷有2种形态,一是肖脱基(Schotty)缺陷,2是弗仑克尔(Frenkel)缺陷。

1)肖脱基缺陷

由于热运动,晶体中阳离子及阴离子脱离平衡位置,跑到晶体表面或晶界位置上,构成一层新的界面,而产生阳离子空位及阴离子空位,不过,这些阳离子空位与阴离子空位是符合晶体化学计量比的。如:MgO晶体中,形成Mg2+和O2-空位数相等。而在TiO2中,每形成一个Ti4+离子空位,就形成两个O2-离子空位。肖脱基缺陷实际产生过程是:由于靠近表面层的离子热运动到新的晶面后产生空位,然后,内部邻近的离子再进入这个空位,这样逐步进行而造成缺陷。

2)弗仑克尔缺陷

弗仑克尔缺陷形成过程为:一种离子脱离平衡位置挤入晶体的间隙位置中去,形成所谓间隙(或称填隙)离子,而原来位置形成了阳离子或阴离子空位。这种缺陷的特点是间隙离子和空位是成对出现的。弗仑克尔缺陷除与温度有关外,与晶体本身结构也有很大关系,若晶体中间隙位置较大,则易形成弗仑克尔缺陷。如AgBr比NaCl易形成这种缺陷。

掺杂后形成的叫做掺杂能带。比如托中的Ed(施主能带),Ea受主能带。

所谓的施主能带Ed,指掺杂后能多给出一个电子。对于掺杂半导体,电子和空穴大多数是由杂质来提供的。能够提供电子的杂质称为施主;能够提供空穴的杂质称为受主。施主的能级处在靠近导带底的禁带中;受主的能级处在靠近价带顶的禁带中。

因为施主的电子很容易跑掉而变成自由电子,所以,他的能带在比导带低一点点。

而受主则反之。

因此,会有能带结构图上的那种结构。


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