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zsw15

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11樓2016-07-16 09:12:59

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ielts_toefl

木蟲 (小有名氣)

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8樓: Originally posted by 伽魯特 at 2016-07-15 21:35:16
我來回答一下，首先你要清楚一個概念，就是半導體體材料中帶正電的電荷和帶負電的電荷是相等的，但這里所說的帶正電的電荷和帶負電的電荷卻不一定是電子和空穴。電子和空穴是能參與晶體中電子共有化運動的電荷，但對 ...

您說的很好。但是，我還是有疑問：您以故意摻雜的N型半導體為例，施主雜質(zhì)電離后產(chǎn)生了一個可以自由移動的電子，那這個電子原先待的位置(物理位置，空間位置)不就剩下的是一個”空穴“了嗎？為什么你說”不是空穴，因為周圍沒有與其性質(zhì)相同的正電荷“？再次謝謝解答

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12樓2016-07-16 21:47:30

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伽魯特

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【答案】應助回帖

★ ★ ★ ★ ★
ielts_toefl: 金幣+5, ★★★★★最佳答案, 你說的太形象了，而且你這份認真態(tài)度，很讓我感動。 2016-07-17 17:39:50

引用回帖:

12樓: Originally posted by ielts_toefl at 2016-07-16 21:47:30
您說的很好。但是，我還是有疑問：您以故意摻雜的N型半導體為例，施主雜質(zhì)電離后產(chǎn)生了一個可以自由移動的電子，那這個電子原先待的位置(物理位置，空間位置)不就剩下的是一個”空穴“了嗎？為什么你說”不是空穴 ...

咱們以最常見的Si為例，一個si原子周圍提供4個電子參與共有化運動，如果是本征激發(fā)（即不是通過雜質(zhì)電離產(chǎn)生空穴電子對），那么當外界給與的激發(fā)能量達到一定程度后（比如溫度高到一定程度），這四個電子就會有一部分電子（數(shù)量上服從費米統(tǒng)計分布）獲得更高的能量，也就是處于導帶。那么，以一種好理解的方式去簡單的描述，4個電子有一個去了導帶，留下一個空位，這個空位就很容易被臨近的原子周圍那些沒有被激發(fā)的電子再重新占據(jù)，這就行程了電子在不同原子周圍來回跑，然后形象的看做是空位來回跑，這個就是空穴。那我再解釋一下雜質(zhì)電離那個局域化的位置雖然行程了正電荷但為什么不叫空穴。這回以n型si為例，行程型si可以通過p元素（磷）摻雜實現(xiàn)，我們知道，p本身外層有5個電子，如果有一個p原子占據(jù)了si原子的位置（通過摻雜工藝來實現(xiàn)），那p原子有4個電子的作用和原來的那個si原子是一樣的，但多出來一個電子沒法與周圍的其它原子的外層電子行程共價鍵（可以參考高中化學的理解），那這個沒成鍵的電子就相對來說更容易“脫離組織”，在半導體體材料中，你可以這樣理解，被束縛住的電子具有較低的能量，而解脫這個束縛需要外界提供能量，被束縛的越松，相當于電子具備越高的能量，越接近自由電子。那么，摻進去的那個p原子的第五個電子的能量就比較高，在能帶圖中，它的位置也就比較靠上，位于禁帶中比較靠近導帶的位置（而不是像si原有的那些電子老老實實的待在價帶中），它屬于那種給點陽光就燦爛的，稍微給點外界激勵能量，那第五個原子能量就更高了，就變成了處于導帶的狀態(tài)了。那它激發(fā)后留下的那個空位，可不是誰都能坐的，空著帶正電荷不假，但你得有人家電離之前那么高的能量才能進到人家那個空位上去，而摻雜進去的p原子一般離得都很遠，比如，摻雜濃度是e19，是指沒立方厘米有10的19次冪個p原子，而每立方厘米有多少個si原子呢，大概是e22量級的，也就是說單位體積上si原子的數(shù)量大概是p原子的1000倍，那么單位長度上si原子的數(shù)量就是p原子的10倍，也就是一條線上平均每看到10個si原子才能看到一個p原子，這就是我之前說的，摻雜進去的原子是孤獨的。那p原子周圍的si原子外層電子的能量不足以占據(jù)那“第五個空位”，而“夠資格”的其它p原子又離得太遠，所以那個空位如果一旦行程，就不太容易被再次填充，而它放走的孩子就野了，在導帶上隨便跑，這就形成了一種現(xiàn)象，n型半導體導帶上的電子特別多，但由于很多是由雜質(zhì)電離行程的，那些電離后的空位比較孤僻，不參與共有化運動，對導電沒什么貢獻，也就不算空穴。但它確實是正電荷，也就是說一個蘿卜一個坑，總數(shù)上肯定是沒錯的。而導帶上的電子無論是怎么跑上去的，它們運動起來都沒區(qū)別，無論是從價帶上去的（本征電離，親媽生的）還是雜質(zhì)能級上去的（雜質(zhì)p原子電離，后媽生的），上去后都一樣。艾瑪，好累

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ielts_toefl

mydawn

13樓2016-07-16 23:06:15

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送紅花一朵

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13樓: Originally posted by 伽魯特 at 2016-07-16 23:06:15
咱們以最常見的Si為例，一個si原子周圍提供4個電子參與共有化運動，如果是本征激發(fā)（即不是通過雜質(zhì)電離產(chǎn)生空穴電子對），那么當外界給與的激發(fā)能量達到一定程度后（比如溫度高到一定程度），這四個電子就會有一部 ...

送你一朵小紅花。。。另外，我對你幾乎完美的回答，還有一個小小的疑問：你說的N型半導體 ”摻進去的那個磷原子的第五個電子的能量就比較高，在能帶圖中，它的位置也就比較靠上，位于禁帶中比較靠近導帶的位置（而不是像si原有的那些電子老老實實的待在價帶中），它屬于那種給點陽光就燦爛的，稍微給點外界激勵能量，那第五個原子能量就更高了，就變成了處于導帶的狀態(tài)了“，為什么不能是摻進去的那個磷原子的第五個電子的能量就比較高，在能帶圖中，它的位置也就比較靠上，位于【導帶之中】，這個電子不用稍微給點外界激勵能量，就已經(jīng)很燦爛地在【導帶】上面跑來跑去了？謝謝！

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14樓2016-07-17 17:43:55

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mydawn

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13樓: Originally posted by 伽魯特 at 2016-07-17 00:06:15
咱們以最常見的Si為例，一個si原子周圍提供4個電子參與共有化運動，如果是本征激發(fā)（即不是通過雜質(zhì)電離產(chǎn)生空穴電子對），那么當外界給與的激發(fā)能量達到一定程度后（比如溫度高到一定程度），這四個電子就會有一部 ...

聽君一言甚讀十年駢文。有個問題想進一步咨詢。比如經(jīng)典的n-TiO2，理論上來說是本征的，但是在實際上卻因為TiO2-x的存在而形成n型。在這個過程中可否這樣理解：部分Ti3+存在于TiO2中，也就是（Ti4+ + e-）的組合在CB之下形成了施主能級，從而造成n型。這是第一個問題。

第二個問題。如果往TiO2里面摻雜低價太金屬離子，比如Mg2+，應該屬于p型摻雜（按照文獻），但是為什么Mg2+卻不被考慮為（Mg4+ + 2e-）的組成，形成更強的n型摻雜呢？

煩請指教。

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15樓2016-07-17 21:05:34

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14樓: Originally posted by ielts_toefl at 2016-07-17 17:43:55
送你一朵小紅花。。。另外，我對你幾乎完美的回答，還有一個小小的疑問：你說的N型半導體 ”摻進去的那個磷原子的第五個電子的能量就比較高，在能帶圖中，它的位置也就比較靠上，位于禁帶中比較靠近導帶的位置（而 ...

通過我先前的敘述，你應該能明白p對于si材料是雜質(zhì)吧，那么它多出來的那個電子對應的就應當是雜質(zhì)能級。我來解釋一下什么是雜質(zhì)能級，它就是雜質(zhì)原子中的電子在“未脫離束縛”之前所對應的能量，脫離束縛了，就相當于電子和原子核分開了，也就是所謂的電離。那么我再假設一種極端的情況，也就是絕對零度。你自己來想想所有的電子都處于什么能量狀態(tài)呢？si的自不必說，都在價帶老老實實凍著呢。那么我們單說這個摻雜進來的p原子的第五個原子，人家是富二代，它在絕對零度時，能量就比其它電子高，也就是在禁帶之中，一個很靠近導帶的孤立能級（非能帶）中。但此時，由于是絕對零度，電子全部都停留在自己原有的位置上，但如果此時溫度開始升高，那就開始有電子騷動起來，吸收了由于溫度升高而提供的能量，電子就變成導帶的狀態(tài)了。如果這時p原子周圍的電子獲得了能量，那它就跑了，就是電離了。隨著溫度越高，騷動的電子越來越多，到最后可能就都跑到導帶上去了。摻雜工藝完成后，半導體從機器里拿出來時，可能雜質(zhì)已經(jīng)在外界環(huán)境的溫度下完全電離，但其在絕對零度時沒電離時對應的那個能量卻永遠都不變，正所謂，你電離或不電離，能級就在那里，不離不棄（能級只是一種狀態(tài)，與是否有電子占據(jù)沒關）

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16樓2016-07-17 21:50:52

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hym1994

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我能說臟話嗎？。。。牛逼！

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雖然是湖北人，但是喜歡杭州

17樓2016-07-17 22:18:59

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15樓: Originally posted by mydawn at 2016-07-17 21:05:34
聽君一言甚讀十年駢文。有個問題想進一步咨詢。比如經(jīng)典的n-TiO2，理論上來說是本征的，但是在實際上卻因為TiO2-x的存在而形成n型。在這個過程中可否這樣理解：部分Ti3+存在于TiO2中，也就是（Ti4+ + e-）的組合 ...

過獎過獎，我之前的解釋也不是很嚴謹，但只是想以一種深入淺出的方式去便于樓主理解教科書上的經(jīng)典模型罷了，但實際遠不止我說的那么簡單。
對于TiO2我不是十分了解，我只能靠經(jīng)驗勉強幫著分析分析。先說mg摻雜吧，既然你告訴我文獻里是這么寫的，那我就順坡下驢了。其實這個類似于si摻Al，我們高中化學都學過八電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)吧，如果是si原子整齊的排列在一起，每個si原子會跟周圍的4個哥們各借一個電子，加上自己原有的4個電子（最外層電子），湊成8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。但如果這時候有一個Al原子過來搗亂，它攆走了一個si原子，自己占據(jù)人家原來的位置了，那它跟周圍的si兄弟借電子，人家也借它，但是每個還是只能借一個電子，但Al原子自己不行啊，它就3個外層電子，加上人家借它的4個，一共才7個，它距8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)還差一步之遙，它在自己周圍還留下了一個位置等別的原子占據(jù)（沒人來占坑前，大家都還不帶電，不帶正電也不帶負電）。在絕對零度的條件下，大家也過著相安無事的生活，但一旦外界有刺激，有電子跑出來溜達，就比較容易占據(jù)那個空位，這時雜質(zhì)Al原子就帶電了（負電），也就是電離了，而從別處跑來的si原子的電子就在價帶上留下了空穴，而Al原子依然是孤獨的（道理同n型摻雜），所以它只是帶電，但跟導帶中的那些電子還不一樣。對于你們的TiO2摻mg也一樣，它原本姑且理解為Ti為正4價，突然來了個mg，能力不行啊，自己來的時候沒帶那么多電子，像剛才說的Al一樣，那就留下空位了，就容易形成p型。
而你說的第一個問題，我分析是，體材料里很容易形成多晶，大部分還是一夫二妻制，但少部分區(qū)域，Ti出現(xiàn)了變異，它不行啊，雖然它名字還叫鈦，但它已經(jīng)不是當年的那個ti了，它自身帶的電荷沒原來那么多了，就也像Al原子一樣。
但你可能要問它怎么就沒原來那么多電子了，我前面也說了，我的解釋不嚴謹，只是方便你理解，這里面還要涉及軌道雜化等很多問題，我不是學原子物理那方面的，我只能解釋到這個程度了，希望能幫上你的忙

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18樓2016-07-17 22:22:30

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孤獨的勇士

木蟲 (小有名氣)

無敵大BUG

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怎么都這么復雜，簡單點講，只有導帶上的電子才能移動導電，所以一般都省略導帶。詳細的可以查看導帶，禁帶，價帶的概念

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十年如夢驚覺醒，原來滄海已桑田

19樓2016-07-17 22:26:44

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17樓: Originally posted by hym1994 at 2016-07-17 22:18:59
我能說臟話嗎？。。。牛逼！
...

你開心就好

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20樓2016-07-17 23:32:04

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