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Nuo Liu Jiangang Ni Solution of Chapter 2 Nuo Liu Jiangang Ni School of Microelectronic and Solid State Electronics Department of Microelectronic Science and Technology UESTC Nuo Liu Jiangang Ni 第二章 半导体中杂质和缺陷能级 1 实际半导体与理想半导体间的主要区别是 什么 答 在实际应用的半导体材料晶格中 总是存在着 偏离理想情况的各种复杂现象 1 原子并不是静止在具有严格周期性的晶格的格 点位置上 而是在其平衡位置附近振动 2 半导体材料不是纯净的 而是含有若干杂质 3 实际的半导体晶格结构并不是完整无缺的 而 是存在着各种形式的缺陷 如点缺陷 线缺陷 面缺陷 Nuo Liu Jiangang Ni 2 以As掺入Ge中为例 说明什么是施主杂 质 施主杂质电离过程和n型半导体 答 一个As原子占据了Ge原子的位置 As 原子有 五个价电子 其中四个价电子与周围的四个Ge原子 形成共价键 还剩余一个价电子 同时As 原子所在 处也多余一个正电荷 q 称为正电中心As 原子 这 个多余的价电子束缚在正电中心As 的周围 但这种 束缚作用比共价键的束缚作用弱得多 只要很少的能 量就可以使它挣脱束缚 成为导电电子 这种能够施 放电子而产生导电电子并形成正电中心的杂质称为施 主杂质 上述电子脱离杂质原子的束缚成为导电电子 的过程称为施主杂质电离 通常把主要依靠导带电子 导电的半导体称为n型半导体 Nuo Liu Jiangang Ni 3 以Ga掺入Ge中为例 说明什么是受主杂 质 受主杂质电离过程和p型半导体 答 一个Ga原子占据了Ge原子的位置 Ga 原子有 三个价电子 当它与周围的四个Ge原子形成共价键 时 还缺少一个电子 必须从别出的Ge原子中夺取 一个价电子 于是在Ge晶体的共价键中产生一个空 穴 而Ga原子接受一个电子后 成为负电中心Ga 离子 产生的空穴束缚在负电中心Ga 的周围 但 这种束缚作用很弱 只要很少的能量就可以使它挣 脱束缚 成为导电空穴 这种能够接受电子而产生 导电空穴并形成负电中心的杂质称为受主杂质 上 述空穴挣脱受主杂质的束缚成为导电空穴的过程称 为受主杂质电离 通常把主要依靠空穴导电的半导 体称为p型半导体 Nuo Liu Jiangang Ni 4 以Si在GaAs中的行为为例 说明 族杂 质在 族化合物中可能出现的双性行为 答 若 族Si原子取代 族Ga原子则起施主杂质作 用 若 族Si原子取代 族As原子则起受主杂质 作用 通常称 族元素杂质在 族化合物中既 能取代 族元素而表现为施主杂质 又能取代 族元素而表现为受主杂质 这种性质为杂质的双 性行为 族元素还可
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