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第二章半導體中的雜質和缺陷能級水至清則無魚,人至察則無徒”(班固《漢書東方朔傳》),半導體至純則難用。半導體的實用價值,在于其物理性質對雜質和缺陷的靈敏依賴性,因而要通過雜質和缺陷的可控調節來實現。由于痕量雜質和缺陷的存在也會改變結晶半導體中的周期勢場,在禁帶中引入電子的允許狀態(能級),從而改變材料的電子特性,因而用高科技手段實現對半導體材料雜質和缺陷的精確控制,是半導體材料實用化的基礎。精確控制的含義,首先是高純度、低缺陷密度材料的制備,然后是可控摻雜和必要時的微缺陷再生。載流子的密度(density),遷移率(mobility),非平衡條件下產生的額外載流子(excesscarriers),壽命(lifetime)主要受到雜質或缺陷作用。Conductionband施、受主作用—density散射作用—mobility復合作用—-lifetime3EEEValenceband由于雜質和缺陷的存在,會使嚴格按周期性排列的原子所產生的周期性勢場受到破壞,有可能在禁帶中引入允許電子具有的能量狀態(即能級)。正是由于雜質和缺陷能級能夠在禁帶中引入能級,才使它們對半導體的性質產生決定性的影響。§21半導體中雜質和缺陷的施、受主作用一、真實晶體及其禁帶中的允許能級1、雜質和缺陷存在的可能性金剛石和閃鋅礦晶格的原子占空比為40.34在金剛石型的晶體還有近2/3的空隙.雜質原子的存在方式:(1)、間隙式:雜質原子位于晶格原子間的間隙位置,常稱為間隙式雜質;(2)、替位式:雜質原子取代晶格原子而位于晶格格點處,常稱為替位式雜質。半徑較小的雜質原子一般占據間隙位置。譬如,離子鋰(L)的半徑為o.068nm,在硅、鍺、砷化鎵等半導體中皆是間隙式雜質。大小和外層電子結構都與基質原子比較相近的雜質一般容易采取替位式。譬如,硅、鍺是Ⅳ族元素,與Ⅲ、V族元素的情況比較相近,所以Ⅲ、V族元素在硅、鍺晶體中都是替位雜質1SiSSS空位和填隙缺陷的類型替位在一定溫度下,點陣原子有一定幾率

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