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文档简介

1、1,5.3能带-杂质中心跃迁,施主和受主杂质中心的能态,施主和受主杂质中心的红外吸收带-施主(受主)中心的复合发光,2,施主和受主杂质中心的能态,半导体掺杂N-硅(锗)氮、磷、砷、锑、铋等。p-Si(Ge) B、Al、Ga In等在禁带中形成施主或受主能级,电离能emV和电子(或空穴)在杂质中心附近受到库仑势,其中R是电子或空穴的位置坐标。利用弱束缚近似方法类氢原子模型,3,求解薛定谔方程,可以得到杂质能级(导带底或价带顶分别为0点),其中R*是杂质态的里德堡常数。杂质中心的电子(空穴)的等效半径为,其中aB=0.5310-8厘米,这是氢原子的玻尔半径,例如,GaAs:R1 *=90.910-

2、8厘米(半导体:s 3360 r 1 *=2010-8厘米大,m*/m0小)Ge:r1 *。4,施主和受主杂质中心的红外吸收,(a)和(b):过渡-中性施主(受主)和价带之间的浅过渡,(c)和(d):过渡-电离施主(受主)和价带之间的深过渡,5,eV,单晶硅受主杂质,吸收(相对值),ei,d0,A0,6,InSb中杂质中心到带的深过渡吸收光谱,T=10K,锌或镉,吸收边缘的低能方向,台阶结构,ei,ei,d,a-,(A)和(b):面对发射声子的竞争,从导带电子(价带空穴)到电离供体(受体)的浅跃迁;(c)和(d):在中性供体和价带或导带和中性受体之间的深度跃迁,D0h,e00,面对供体-受体对

3、的带间复合能态的竞争,供体-受体对的吸收和发光光谱,9。施主-受主对的能量状态,考虑施主和受主杂质的同时掺入:施主-受主对联合中心:D可以捕获一个电子,A-可以捕获一个空穴,形成D-A-eh或D-A-X中心,称为施主-受主对(D-A对)。如果ND/NA 1被过度补偿,受主状态将被部分占据,而施主状态将被部分空出,形成D-A自补偿状态。其初始能量为:其最终能量为:(其中EA和ED分别代表受体和供体的电离能,R代表D-A之间的距离),10,弱结合下光跃迁的能量条件:其中()代表D-A对在R处吸收和发射的光子能量,11,供体-受体对的吸收和发光光谱,供体-受体对吸收光谱的锐线体系结构?施主-受主对的吸收和发光光谱特征可以从上述公式中得到:(1)在锐线体系(高能侧)中R较小的D-A对的贡献;(2)在光谱中R值较大的D-A对的贡献(低能侧);(12)施主-受主对的发光光谱;具有光谱发光低能截止边缘和发光高能截止边缘杂质取代晶格的D-A对的建立发光蓝移时间分辨光谱、时间延迟、发光红移、1.6K

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