Акцепторные уровни

Акустические моды 156 Акцепторные уровни 239 Аморфные диэлектрики 371 [c.382]

Легирование электронного полупроводника акцепторной примесью или полупроводника р-типа донорной примесью приводит к перераспределению носителей заряда между донорным и акцепторным уровнями (компенсация примесей). Введением компенсирующих примесей можно уменьшить число свободных носителей заряда и приблизить сопротивление примесного полупроводника к его собственному сопротивлению. При компенсации примесей осуществляется переход электронов с донорных уровней на акцепторные, что при достаточно низких температурах приводит к некоторому уменьшению числа свободных носителей заряда. [c.94]

При наличии примесей обоих типов в примерно равных концентрациях наблюдается стремление к взаимной нейтрализации эффектов, т.е. к заполнению акцепторных уровней электронами с донорных уровней, в [c.351]

График распределения плотности состояний собственного кристаллического полупроводника показан на рис. 4, а. В зоне проводимости и в валентной зоне такого полупроводника плотность состояний велика, а в запрещенной зоне — равна нулю. В запрещенной зоне электронного (рис. 4, б) и дырочного (рис. 4, в) кристаллических полупроводников появляется пик (заштрихован), соответствующий донорным или акцепторным уровням [c.9]

Легирование, применяемое для управления свойствами кристаллических полупроводников, в этом случае оказывается полностью-неэффективным. Действительно, плотность состояний донорных (или акцепторных) уровней, возникающих в запрещенной зоне полупроводника при его легировании примесью, остается много меньше плотности локализованных состояний, обусловленных дефектами. Поэтому донорные (акцепторные) уровни не оказывают серьезного влияния на свойства некристаллического материала. [c.13]

Распределения плотности состояний в пленках аморфного кремния, не содержащих (а-51) и содержащих (а-5 Н) водород, показаны на рис. 5, в. Сравнивая этот рисунок с рис. 4, г, можно увидеть, что даже в аморфном кремнии, содержащем водород, хвосты валентной зоны, зоны проводимости, а также зона разрешенных состояний в середине запрещенной зоны перекрывают друг друга, образуя непрерывное по энергии распределение локализованных состояний в запрещенной зоне. Однако плотность этих состояний во много раз меньше плотности локализованных состояний аморфного кремния, не содержащего водород. В аморфном кремнии, содержащем водород, плотность состояний примесных (донорных или акцепторных) уровней в запреш,енной зоне выше, чем обусловленных дефектами. В этом случае электрофизические свойства пленок аморфного кремния определяются видом и количеством введенной примеси. [c.14]

При наличии в полупроводнике примеси его оптическое поглощение может быть связано с ионизацией примеси или возбуждением электрона нейтральной примеси в кристалле. Это поглощение называют примесным. При ионизации примеси энергия поглощенного кванта света расходуется на переход с донорных уровней в зону проводимости и из валентной зоны на акцепторные уровни. [c.70]

Другой метод состоит в нагреве одного конца испытуемого полупроводника, как показано на рис. 8-3, б. При этом, если испытывается полупроводник р-типа. то в нагретом конце за счет затраты тепловой энергии большее число электронов будет переброшено из заполненной зоны на акцепторные уровни примесей по сравнению с. холодным концом. Из горячего конца в холодный начнется диффу-гшя дырок, и он окажется заряженным отрицательно по отношению к холодному концу. [c.237]

Характер влияния донорных и акцепторных уровней на валентную зону или зону проводимости зависит от энергии Ферми (обычно называемой уровнем Ферми), положения энергетического уровня и температуры. Энергия Ферми в свою очередь зависит от концентрации носителей тока. Например, если концентрация носителей не слишком велика (невырожденный случай), то концентрации дырок и электронов соответственно можно представить в виде [c.282]

Акцепторные уровни. Предположим теперь, что в решетке германия часть атомов германия замещена атомами трехвалентного индия (рис. 5.9, й). Для образования связи с четырьмя ближайшими соседями у атомов индия не хватает одного электрона. Его можно позаимствовать у атома германия. Расчет показывает, что для этого требуется затрата энергии порядка 0,01 эВ. Разорванная связь представляет собой дырку (рис. 5.9, б), так как она соот- [c.157]

Примеси, захватывающие электроны из валентной зоны полупроводника, называются акцепторами, а энергетические уровни этих примесей — акцепторными уровнями. [c.158]

Уровни прилипания. Донорные и акцепторные уровни располагаются на небольшом расстоянии от своих зон. Поэтому их называют мелкими уровнями. Уровни, располагающиеся вблизи энергетических зон и энергично обменивающиеся с этими зонами носителями заряда, называют также уровнями прилипания. Обмен [c.158]

Полупроводники, содержащие одновременно донорную и акцепторную примеси. Широкое практическое применение получили полупроводники, содержащие одновременно донорную (Nj ) и акцепторную (iVa) примеси. На рис. 6.6 показана зонная структура такого полупроводника. Так как электроны стремятся занять наинизшие энергетические состояния, то они переходят с донорных атомов на акцепторные. Если концентрация доноров Л д больше, чем акцепторов N , то все акцепторные уровни оказываются занятыми электронами с донорных центров и не могут принимать электроны из валентной зоны. В то же время оставшиеся Л д — Мц доноров могут отдать свои электроны в зону проводимости, так что в целом такой полупроводник будет иметь проводимость п-тина. Происходит как бы компенсация акцепторов донорами. [c.168]

Понятие о неравновесных носителях. При температуре, отличной от абсолютного нуля, в полупроводнике происходит тепловое возбуждение генерация) свободных носителей заряда. Если бы этот процесс был единственным, то концентрация носителей непрерывно возрастала бы с течением времени. Однако вместе с процессом генерации возникает процесс рекомбинации электроны, перешедшие в зону проводимости или на акцепторные уровни, вновь возвращаются в валентную зону или на донорные уровни, что приводит к уменьшению концентрации свободных носителей заряда. Динамическое равновесие между этими процессами при любой температуре приводит к установлению равновесной концентрации носителей, описываемой формулами (6.7) и (6.8). Такие носители называются равновесными. [c.171]

Приближенная количественная оценка показывает, что в диэлектрике с шириной запрещенной зоны 3 эВ концентрация свободных носителей заряда при комнатной температуре должна составлять j 2 10 м . При подвижности носителей Ыр 10 м /(В с) (100 см /(В с)) удельная электропроводность такого диэлектрика должна быть порядка 7 10 Ом х X м" (7-10 Oм см ). В действительности столь низкая электропроводность в диэлектриках не наблюдается из-за наличия в них примесей и дефектов, создающих энергетические уровни в запрещенной зоне. Концентрация свободных носителей заряда в таких диэлектриках определяется фактически количеством и характером расположения донорных и акцепторных уровней в запрещенной зоне. У контакта же с металлом концентрация свободных носителей может существенно отличаться от концентрации в толще диэлектрика вследствие образования здесь слоев обогащения или обеднения. С подобным явлением мы уже встречались в гл. 8 при рассмотрении контакта металл — полупроводник. [c.272]

В качестве акцепторных примесей для легирования карбида кремния чаще всего используются алюминий и бор, соответственно создающие акцепторные уровни с энергией активации 0,27 и 0,39 эв. [c.49]

Здесь — кратность вырождения акцепторного уровня, /Уд — концентрация акцепторов, — энергия связи акцептора (/д > 0). [c.39]

Аналогичные выражении справедливы в для П. р-типа. В этом случае лежит между акцепторным уровнем [c.39]

Для придания выращиваемым монокристаллам тех или иных электрофизических параметров, необходимых для успешного их использования в конкретных областях полупроводникового приборостроения, применяются процессы легирования определенными примесями. В настоящее время круг используемых в технологии важнейших полупроводниковых материалов легирующих примесей достаточно ограничен. Как правило, легирование осуществляется примесями, образующими мелкие донорные и акцепторные уровни в запрещенной зоне, соответственно у дна зоны проводимости или у потолка валентной зоны. При этом удается управляемо воздействовать на тип проводимости и концентрацию носителей заряда в полупроводнике. Иногда для легирования используются примеси, образующие глубокие уровни в запрещенной зоне, что позволяет воздействовать на диффузионную длину носителей заряда и регулировать степень компенсации электрически активных центров в легируемом материале. [c.46]

Возможность такого предположения связана с тем, что среднее время жизни электрона в зоне проводимости фоторефрактивного кристалла с, [4.13—4.15], поэтому время установления стационарного распределения п (л ) для заданных I (х) и Е (л ) оказывается, как правило, намного меньшим времени записи голограммы, т. е. характерного времени заметного изменения Е с х). Отметим, что прямым следствием этого предположения является также и возможность пренебрежения вкладом подвижных электронов в суммарное распределение заряда р (л ) по объему кристалла. Последний в этом случае практически целиком будет определяться зарядом, распределенным на донорных и акцепторных уровнях в запрещенной зоне ФРК. [c.51]

Найти выражение для энергии Ферми в примесном полупроводнике при условии, что уровни донора и акцептора полностью ионизованы обсудить условия, при которых это предположение законно. Принять, что статистика Больцмана применима и к зоне проводимости, и к валентной зоне, а также к донорным и акцепторным уровням. [c.78]

Подобным же образом можно рассмотреть и акцепторные уровни. [c.321]

Фотопроводимость. Внутренний фотоэффект, или фотопроводимость, — это явление возникновения внутри полупроводника избыточных носителей тока под действием освещения. В простейшем случае собственного полупроводника излучение возбуждает валентные электроны в зоне проводимости, где они находятся в свободном состоянии и могут участвовать в процессе переноса заряда. Вклад в прО Зодимость дают также возникаюш,ие в валентной зоне дырки. В примесном полупроводнике -типа кроме собственного фотоэффекта возможно еще возбуждение электронов из связанных состояний на донорных центрах в зону проводимости. Аналогичным образом в полупроводниках р-типа возможно возбуждение электронов из валентной зоны на акцепторные уровни, создавая тем самым подвижные дырки. Характерно, что в обоих случаях" примесной фотопроводимости в кристалле генерируются свободные носители только одного знака. Так же, как и внешний фотоэффект, фотопроводимость проявляется в однородном материале в присутствии внешнего электрического поля. [c.346]

В полупроводнике, содержа- рочного (б) полупроводников щем акцепторную примесь, электроны легко переходят из валентной зоны на акцепторные уровни. При этом в валентной зоне образуются свободные дырки. Количество свободных дырок здесь значительно превышает количество свободных электронов, образовавшихся за счет переходов из валентной зоны в зону проводимости. Поэтому дырки являются основными носителями, а электроны — неосновными. Проводимость полупроводника, содержащего акцепторную примесь, имеет дырочный характер, а сам полупроводник в соответствии с этим назьь вается дырочным (или акцепторным). [c.251]

Здесь п — полная концентрация электронов Ап( с) — концентрация электронов в зоне проводимости. Из рис. 11.11 и выражения 11.15) следует, что примесную проводимость можно получить, если каким-либо способом удастся снизить плотность состояний в запрещенной зоне. Второй путь — ввести в полупроводник большое количество примесных атомов так, чтобы перекомпенсировать дефектные состояния. Все это, разумеется, возможно при условии, что примесные атомы образуют донорные (или акцепторные) уровни в запрещенной зоне. [c.365]

Акцепторные уровни расположены выше потолка валентной зоны, и при наличии энергии активации АЕд электроны л-гз валентной зоны могут переходить на указанные уровни, -оставляя в зоне незанятые энергетические уровни — дырки. Этот переход сопровождается превращением акцепторов в отрицательно заряженные ионы, которые также не участвуют н электропроводности. Такой полупроводник называют примесным полупроводником р-типа (для него характерна дырочная проводимость). Таким образом, в противоположйость собственной проводимости примесная проводимость осуществляется носителями заряда только одного знака — электронами, которые поставляются донорами в свободную зону, нли дырками путем захвата электронов из валентной зоны акцепторами. [c.92]

Ситуация еще более усложняется в случае многозарядных примесных центров, которые, могут связывать два электрона (дырки) и более с различными энергиями. Например, атом меди в германии создает три акцепторных уровня (АЕое = 0,79 эВ), удаленных на 0,04 и 0,33 эВ от потолка валентной зоны и на 0,26 эВ от дна зоны проводимости. Это значит, что атом меди может присоединять к себе три электрона (из числа электронов, образующих валентные связи в гермави1и) и аходитвся в четырех зарядовых состояниях Си , Си-, Си и Си -. [c.94]

Предположим теперь, что вместо донорной примеси имеется N0 акцепторных атомов в единице объема, уровни энергии которых расположены непосредственно над потолком ва-дентной зоны. Снова считаем, что уровень Ферми проходит над потолком валентной зоны на высоте, составляющей не-сколыко коТ. Тогда почти все акцепторные уровни будут заняты электронами из валентной зоны, т. е. примесные атомы будут ионизированными, причем в валентной зоне появится N0 дырок [c.117]

Рекомбинационными ловушками являются доиорные или акцепторные уровни, достаточно удаленные от граннц запрещенной зоны. Процесс рекомбинации через ловушку может происходить следующим образом. На первой ступени 1 процесса электрон захватывается незанятым уровнем ловушки (рис. 8-9, б). Таким образом, электрон выбывает из процесса электропроводности, а ловушка становится отрицательным ионом. В stom состоянии ловушка будет находиться до тех пор, пока к ней не подойдет дырка. Электрон перейдет на свободный уровень в валентной зоне, т, е. осуществится вторая ступень рекомбинации 2. [c.249]

Рис. 5.9, Возбуждение носителей заряда в примесных р-полупроаодниках й —атомы трехвалентного индия в решетке германия при 7 =0 К. Четвертая связь атома индия не укомплектована б — при Г>0 К электроны могут переходить ка неукомплектованные связи примесных атомов, приводя к образованию иона индия и незаполненного уровня (дырки) в валентной зоне германия в — энергетические уровни неукомплектованных связей примесных атомов представляют собой акцепторные уровни, переход электронов на акцепторные уровни при 7 >0 К приводит к образованию дырок в валентно

Рис. 6.5. Изменение положения уровня Ферми с температурой в примесных полупроводниках р-типа а — валентная зона и акцепторные уровни б — изменение положения уровня Фермн

Аналогично этому при Л а > Л д происходит компенсация до-норной примеси. Дырки в валентной зоне образуются за счет перехода электронов на оставшиеся нескомиенсированными — N, акцепторных уровня. Такой полупроводник обладает р-типом проводимости. [c.168]

Наглядное представление о возникновении поверхностных состояний можно получить 3 рзссмотрення связей, действующих между атомами в объеме и на поверхности кристалла. На рис. 8.27 изображена плоская модель решетки германия. Атом в объеме кристалла окружен четырьмя ближайшими соседями, связь с которыми, осуществляется путем попарного обобществления валентных элект-. ронов. У атомов, расположенных на свободной поверхности А А, одна валентная связь оказывается разорванной, а электронная пара неукомплектованной. Стремясь укомплектовать эту пару и заполнить свою внешнюю оболочку до устойчивой восьмиэлектронной конфигурации, поверхностные атомы ведут себя как типичные акцепторы, которым в запрещенной зоне соответствуют акцепторные уровни Eg (рис. 8.26, б). Электроны, попавшие на эти уровни из валентной зоны, не проникают в глубь кисталла и локализуются на расстоянии порядка постоянной решетки от поверхности. В валентной зоне возникают при этом дырки, а в поверхностном слое полупроводника — дырочная проводимость. [c.241]

Характер таких уровнен зависит от природы поверхности и частиц. Они могут быть акцепторными, донорными и рекомбинационными (рис. 8.26, г). Так, кислород, сорбированный на поверхности германия, создает акцепторные уровни, вода — донорные. Если уровни Р являются акцепторными, то они захватывают электроны и заряжают поверхность полупроводника отрицательно с поверхностной плотностью сг = дЩф-л, где N — число молекул, -адсорбированных единицей поверхности кристалла /ф-д — функция Ферми — Дирака, выражающая вероятность заполнения поверхностных уровней электронами q — заряд электрона. Если уровни Р являются донорными, то они, отдавая электроны кристал- лу, заряжают поверхность полупроводника положительно с плотностью (т+ = qNj%-jx где /ф-д — вероятность того, что поверхностные уровни являются пустыми, т. е, частицы М нонизированы. [c.242]

Из (12.26) следует, что для получения максимальной внутренней эффективности светодиода следует по возможности увеличить отношение вероятности излучательной рекомбинации к безызлуча-тельной. Безызлучательная рекомбинация, как правило, определяется в основном глубокими рекомбинационными центрами, излу-чательная же идет обычно в результате межзонных переходов (рис. 12.11, а), переходов из зоны проводимости на мелкие акцепторные уровни (рис. 12.11, 6) или с мелких донорных уровней в валентную зону (рис. 12.11, б). Вероятность безызлучательной рекомбинации можно уменьшить, очистив полупроводник от глубоких рекомбинационных центров. Сделать это очень трудно, так как сечение захвата носителей некоторыми примесными центрами, например медью, велико и требуется очень высокая степень очистки оттаких примесей. Поэтому качество светодиодов в значительной мере зависит от степени очистки исходных материалов и совершенства технологии изготовления диодов. [c.332]

В состоянии термодпвамич. равиовесия концентрации электронов и дырок однозначно определяются темп-рой, концентрацией электрически активных примесей н параметрами зонной структуры. При расчёте концентраций электронов и дырок учитывается, что электрон может находиться в зове проводимости, на донорном или акцепторном уровнях, а также то, что небольшая часть электронов в результате теплового заброса или др. воадействня может покинуть валентную зову, вследствие чего в ней образуются дырки. [c.38]

Конкретизируем модель Джонстона применительно к LiNbOa. Для этого сделаем предположение, что в кристалле существуют отличающиеся зарядовыми состояниями дефекты D+, D и D , которые образуют донорные и акцепторные уровни. Нормальное состояние дефекта — нейтральное Z)", его ионизация переводит D" в состояние D, при этом увеличивается поляризация элементарной ячейки р, кристалла. Энергия ионизации составляет 1,8 эВ. Захват электрона ловушкой приводит к образованию дефекта Z)", энергия этого процесса составляет 0,5 0,8 эВ. Дефект D вызывает уменьшение р,. Такая схема образования дефектов в LilNbOa согласуется с данными [12]. [c.301]

Рис. 2.1. Схема разделения зарядов при фоторефракции. При поглощении фотона видимого света электрон с донорного уровня D возбуждается в зону проводимости ПЗ, переносится в реальном пространстве и захватывается ионизированным донором > . В кристалле имеются также полностью заполненные акцепторные уровни А с концентрацией Na = ЛГд, кбторые в фотопереходах участия не принимают. ВЗ - валентная зона

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...