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lgl102110金蟲 (正式寫手)
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[交流]
【求助】關(guān)于n型半導體空穴遷移
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| 今天跟一個朋友交流的時候，他說n型半導體的空穴是不能移動的。但是我曾經(jīng)看過一些文獻證明n型半導體空穴是可以移動的。比方說，二氧化鈦跟另外一個n型半導體燒結(jié)在一起，二氧化鈦的價帶比這個n型半導體價帶要正一點，那么二氧化鈦的價帶能不能移動到這個n型半導體的價帶上。所以想請教各位高手，給我詳細科普一下n型半導體究竟能不能移動。 |
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jluxiaoxi
木蟲 (正式寫手)
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5樓2010-12-24 16:51:16
guolianshun
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理解誤差，請看下面：你們二人。都有道理當價帶中一個電子被激發(fā)到導帶中，在價帶中就留下了一個電子的空位。在電場的作用下，價帶中鄰近的電子就會填補這個空位，而把它自己的位置空出來，這就好象空位本身在電場的作用下產(chǎn)生移動一樣�？瘴坏淖饔煤孟笠粋�帶正電的粒子，在半導體物理學上把它叫作空穴。穴帶中的一個電子可以吸收外界能量而躍遷到導帶中去，在價帶中形成一個空穴。反之，導帶中的一個電子也可以躍遷到價帶中去，在價帶中填補一個空穴，把這一過程叫做復合。在復合時，電子把大約等于禁帶寬度Eg的能量釋放出來。在輻射躍遷的情況下，釋放出一個頻率為： 的光子，其中h是普朗克常數(shù)（6.625×10-34焦耳•秒）。不同的半導體單晶材料的Eg值不同，光發(fā)波長也不同，因為電子和空穴都是處于能帶之中，不同的電子和空穴的能級有所差別，復合發(fā)光的波長有所差別，但其頻率接近于γ。 2.1-2半導體摻雜、P型半導體和N型半導體 上面說到的都是純凈、完整的理想半導體單晶的情況。在實際的半導體單晶材料中，往往存在著與組成晶體的基質(zhì)原子不同的其它元素的原子——雜質(zhì)原子，以及在晶體形成過程中出現(xiàn)的各種缺陷。進行材料提純，就是為了去除有害雜質(zhì)。進行各種處理，就是為了消除或減少某些缺陷。但是，在實際應(yīng)用中，我們還要有意識地在晶體中摻入一定量的有用雜質(zhì)，這些雜質(zhì)原子對半導體起著極為重要的作用。我們知道，按照摻雜的不同，可以得到電子型半導體和空穴型半導體材料。 所謂本征半導體，是指含雜質(zhì)和缺陷極少的純凈、完整的半導體。其特點是，在半導體材料中，導帶電子和數(shù)目和價帶空穴的數(shù)目相等。通常把本征半導體叫做I型半導體。所謂電子型半導體就是通過故意摻雜使用導帶的電子數(shù)目比價帶空穴的數(shù)目大得多的半導體。例如，在純凈的III－V族化合物GaAs中摻入不量的VI族元素Te，Te原子取代晶體中的As原子，這樣就得到了電子型半導體。Te原子的外層有六個價電子，As原子的外導有五個價電子，在形成共價鍵時每個Te原子向晶體提供一個電子，因而導帶內(nèi)就有許多電子，這種電子型半導體亦稱為N型半導體。所謂空穴型半導體，就是通過故意摻雜使價帶空穴的數(shù)目比導帶電子數(shù)目大得多的半導體。例如，在純凈的III－V族化合物GaAs中摻入少量的II族元素Zn。Zn原子取代晶體中的Ga原子，這樣就得到了空穴型半導體。Zn原子的外層有兩個價電子，Ga原子的外層有三個價電子，在形成共價鍵時每個Zn原子向晶體索取一個電子，即向晶體提供一個空穴，因而價帶內(nèi)就有許多空穴，這種空穴型半導體也叫做P型半導體。 理論分析和實驗結(jié)果表明，半導體的物理性質(zhì)在很大程度上取決于所含雜質(zhì)的種類和數(shù)量。更重要的是，把不同類型的半導體結(jié)合起來，就可以制作成各種各樣的半導體器件，當然也包括這里要講的激光二極管和發(fā)光二極管。請注意，這里所說的“結(jié)合”，并不是簡單的機械的接觸，而是在同一塊半導體單晶內(nèi)形成不同類型的兩個或兩個以上的區(qū)域。 2.1-3半導體p-n結(jié)和p-n結(jié)光源 P型半導體與N型半導體結(jié)合的界面稱為p-n結(jié)，許多半導體器件（包括半導體激光器）的核心就是這個p-n結(jié)。前面提到，在P型半導體內(nèi)有多余空穴，在N型半導體內(nèi)有多余電子，當這兩種半導體結(jié)合在一起時，P區(qū)內(nèi)的空穴向N區(qū)擴散，在靠近界面的地方剩下了帶負電的離子，N區(qū)內(nèi)的電子向P區(qū)擴散，在靠近界面的地方剩下了帶正電的離子。這樣一來，在界面兩側(cè)就形成了帶相反電荷的區(qū)域，叫做空間電荷區(qū)。由這些相反電荷形成一個自建電場，其方向是由N區(qū)指向P區(qū)。由于自建電場的存在，在界面的兩側(cè)產(chǎn)生了一個電勢差VD，這個電勢差阻礙空穴和電子的進一步擴建，使之最后達到平衡狀態(tài)。因此，我們把VD叫做阻礙空穴和電子擴散的勢壘。如圖2.1所示的p-n結(jié)及能帶，顯然，P區(qū)的能量比N區(qū)的提高了eVD，其中e是電子的電荷量。如圖中所示：對于輕摻雜的p-n結(jié)，eVD [ Last edited by guolianshun on 2011-4-2 at 15:23 ] |
6樓2011-04-02 15:22:53
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