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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 专业学科区 » 物理 » 凝聚态物理 » 如果P型半导体的费米能级比N型半导体的费米能级高，它们形成异质结电子是如何转移的？
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zhaoty2012

金虫 (小有名气)

[交流] 如果P型半导体的费米能级比N型半导体的费米能级高，它们形成异质结电子是如何转移的？

对于一般的P-N结而言，都是N型半导体的费米能级高于P型半导体的费米能级，形成P-N结后，电子从N型半导体向P型半导体转移，同时空穴从P型半导体，直到两种半导体的费米能级相等为止。从扩散的角度也可以理解，N型半导体电子浓度高，P型半导体的空穴电子浓度高，形成P-N结时，由于存在载流子的浓度梯度，导致空穴从P型到N型，电子从N型到P型扩散运动，形成空间电荷区，存在一个从N区指向P区的内建电场。在内建电场的作用下，载流子做漂移运动，显然漂移运动的方向和载流子运动方向相反，也就是内建电场阻碍电子和空穴的扩散，最后载流子漂移运动和扩散达到动态平衡。
      但是如果P型半导体的费米能级比N型半导体的费米能级高，它们形成异质结时，电子的转移是考虑费米能级的高低还是浓度梯度的扩散?有资深的虫友帮忙解释一下吗？
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1楼 2016-01-11 19:21:54
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何章HZ

新虫 (初入文坛)
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zhaoty2012: 金币+10 2016-01-12 10:25:29
还是考虑费米能级。当这种异质结热平衡时 也形成空间电荷区 不过p层Ec和Ev上翘 空穴积累电子减少；而n层能带都下弯 电子积累而空穴减少；内建电场从p层指向n层。这是一般理想情况，实际做实验时很可能还得考虑界面态和隧穿效应。

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2楼2016-01-11 22:21:59
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zhaoty2012

金虫 (小有名气)
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2楼: Originally posted by 何章HZ at 2016-01-11 22:21:59
还是考虑费米能级。当这种异质结热平衡时 也形成空间电荷区 不过p层Ec和Ev上翘 空穴积累电子减少；而n层能带都下弯 电子积累而空穴减少；内建电场从p层指向n层。这是一般理想情况，实际做实验时很可能还得考虑界面态 ...

嗯，费米能级高低不同，造成电子重新分布的驱动力是什么？有没有p型半导体向n型半导体转电子的例子？
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3楼2016-01-12 10:27:59
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stl409
4楼2016-01-12 10:49:13
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何章HZ

新虫 (初入文坛)
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3楼: Originally posted by zhaoty2012 at 2016-01-12 10:27:59
嗯，费米能级高低不同，造成电子重新分布的驱动力是什么？有没有p型半导体向n型半导体转电子的例子？...

费米能级表达扩散和漂移两种作用对载流子影响的总结果。你原帖举的这个异质结的例子就是p层的电子注入n层，只是注入后电子没复合而是堆积在界面上n层一侧了。

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5楼2016-01-12 11:19:47
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何章HZ

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3楼: Originally posted by zhaoty2012 at 2016-01-12 10:27:59
嗯，费米能级高低不同，造成电子重新分布的驱动力是什么？有没有p型半导体向n型半导体转电子的例子？...

就你这个例子 原驱动力是扩散 （接触一开始无电场） 因为异质结有band offset 在同一能级上即在能带图同一水平线上 p层电子浓度其实高于n层电子 所以电子注入n侧。

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6楼2016-01-12 11:28:41
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何章HZ

新虫 (初入文坛)
★
小木虫: 金币+0.5, 给个红包，谢谢回帖
也许你觉得p层电子扩散进入n层不可思议 其实在异质结中这个n层的大部分电子能量太低被导带的band offset挡在p层外面了。而高能上电子没p层多 所以p层电子扩散注入n层。That is all.

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7楼2016-01-12 11:39:10
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zhaoty2012

金虫 (小有名气)
引用回帖:
7楼: Originally posted by 何章HZ at 2016-01-12 11:39:10
也许你觉得p层电子扩散进入n层不可思议 其实在异质结中这个n层的大部分电子能量太低被导带的band offset挡在p层外面了。而高能上电子没p层多 所以p层电子扩散注入n层。That is all.
...

非常感谢你，我有些理解啦！
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8楼2016-01-12 12:02:35
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何章HZ

新虫 (初入文坛)
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8楼: Originally posted by zhaoty2012 at 2016-01-12 12:02:35
非常感谢你，我有些理解啦！...

金币金币 more 金币

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9楼2016-01-12 12:23:41
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zhaoty2012

金虫 (小有名气)
引用回帖:
9楼: Originally posted by 何章HZ at 2016-01-12 12:23:41
金币金币 more 金币
...

刚开始设置有问题，想给你多给都不行，送你红花一朵。
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10楼2016-01-12 14:00:13
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