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【求助】半导体掺杂，我的理解对吗？
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本征半导体硅在低温下，空的导带上应该没有热激发电子，如果不掺杂，价带为满带不导电表明价电子局域在格点，如果掺入3价的元素替代一部分硅原子，将在价带上留下空穴，对掺杂后价带上的电子系统，我的理解有两种： 一、掺空穴后，相当于掺入了量子涨落，价带上的剩余价电子退局域化，变成自由电子，所以能导电。 二、掺空穴后，价带上的剩余价电子仍然局域在格点，只是在共价键上留下空位，空位移动因此导电。 请问哪一种理解正确？ [ Last edited by mlcen on 2010-1-15 at 10:45 ] |
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2楼2010-01-15 10:32:45
supconsimit
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supconsimit
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我谈谈我的看法，首先我觉得楼主对能带导电机理理解不是太透彻，以电子为例，满带不导电不是因为电子局域在格点上，而是因为电子分布满带，那么从K空间来看，K和-K方向分布是满对称的，两个空间电子运动速度相同而方向相反，所以电流为零。从电子量子态来说，就是电子各态分布几率相同。对于部分占据能带也一样，电子也是对称占据分布，所以总电流为零，但是加电场以后，K和-K分布不对称，总的运动速度不为零，所以出现电流。 而对于掺杂手段，就是为了获得更多的导电载流子，以楼主所说的3价杂质的掺入，当达到一定浓度以后，导电载流子主要就是杂质贡献的了，而3价杂质是受主杂质，杂质能级在禁带靠近价带位置，那么满带价带的电子就因为量子涨落或者热激发等过程，使满带中的电子激发的杂质能级，在价带形成多个空穴，这些空穴看做带正电的电子后，其K空间分布和导电原理就和前面说的电子导电一样了。不过要说明的是，杂质浓度以及杂质引起的晶格弛豫、电子局域以及重掺杂引起的杂质能级导电等因素如果考虑的话，就更复杂一些了。所以结论是楼主说的第二点基本正确，价带满带上的电子激发到能级稍高的杂质能级，杂质浓度不高的情况下，基本可以看做局域的，而激发后价带中的空穴起到导电载流子的作用，由于电场的原因，空穴K空间分布不对称，引起了电流。 以上解释请各位指正。 |
10楼2010-01-15 17:28:00