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zhouliang768

[交流] 【讨论】能带弯曲

希望各位虫友能讨论一下半导体异质结能带弯曲的问题,能带在什么情况下会发生弯曲?会出现何种弯曲?弯曲的幅度有没有定量的标准或测量方法?

[ Last edited by lvzhu2007 on 2008-4-5 at 10:01 ]
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bluesky238

木虫 (正式写手)

★ ★
lvzhu2007(金币+2,VIP+0):感谢交流,欢迎常来物理版 :-)
能带的弯曲本质上来自于电子能量的差别,当两块电子能量水平不同的材料结合到一块时,要趋向于电子能量水平相同,表现在费米能要相平,电场只是影响能量的一个方面而已,同样,温度梯度,电子浓度,组分变化的不同都可以造成能带弯曲,弯曲量跟两块材料结合前后的能量差相等,就是说跟化学势的差值相等
6楼2008-04-14 17:32:46
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查看全部 11 个回答

元小雪

木虫 (职业作家)

★ ★ ★
lvzhu2007(金币+3,VIP+0):感谢交流,欢迎常来物理版 :-)
这个问题相当有意思!!因为这是做太阳能电池的基础.刚学了些硅太阳能的知识,交流一下我知道的,请高手提些意见!
   能带弯曲产生主要原因是半导体的载流子的热运动造成空间电偶层,形成内电场.
同质结可用一块半导体经掺杂形成P区和N区。由于杂质的激活能量ΔE很小,在室温下杂质差不多都电离成受主离子和施主离子.在PN区交界面处因存在载流子的浓度差,故彼此要向对方扩散。设想在结形成的一瞬间,在N区的电子为多子,在P区的电子为少子,使电子由N区流入P区,电子与空穴相遇又要发生复合,这样在原来是N区的结面附近电子变得很少,剩下未经中和的施主离子ND+形成正的空间电荷。同样,空穴由P区扩散到N区后,由不能运动的受主离子NA-形成负的空间电荷。在P区与N区界面两侧产生不能移动的离子区,于是出现空间电偶层,形成内电场,此电场对两区多子的扩散有抵制作用,而对少子的漂移有帮助作用,直到扩散流等于漂移流时达到平衡,在界面两侧建立起稳定的内建电场。
在热平衡条件下,结区有统一的EF;在远离结区的部位,EC、EF、Eν之间的关系与结形成前状态相同。
一般情况下,N型、P型半导体单独存在时,EFN与EFP有一定差值。当N型与P型两者紧密接触时,电子要从费米能级高的一方向费米能级低的一方流动,空穴流动的方向相反。同时产生内建电场,内建电场方向为从N区指向P区。在内建电场作用下,EFN将连同整个N区能带一起下移,EFP将连同整个P区能带一起上移,直至将费米能级拉平为EFN=EFP,载流子停止流动为止。在结区这时导带与价带则发生相应的弯曲,形成势垒。势垒高度等于N型、P型半导体单独存在时费米能级之差.这样能带就弯曲了,这是无法避免的,其实从某种角度来说,太阳能电池正是得益于这种弯曲呢
无聊的博士
2楼2008-04-05 10:16:57
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元小雪

木虫 (职业作家)

具体的测量和定量的计算我还不知道,没有学到,请高手指点,让我们学习学习
无聊的博士
3楼2008-04-05 10:24:38
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zhouliang768

谢谢元小雪的帮助,我觉得收获不小,很精辟的解释!
4楼2008-04-05 16:32:51
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