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半导体中的杂质和缺陷
理想半导体：
1、原子严格周期性排列，具有完整的晶格
结构。
2、晶体中无杂质，无缺陷。
3、电子在周期场中作共有化运动，形成允带和禁带——电子能量只能处在允带中的能级上，禁带中无能级。
本征半导体——晶体具有完整的（完美的）晶格结构，无任何杂质和缺陷。由本征激发提供载流子。
实际半导体
实际半导体中原子并不是静止在具有严格周期性的晶格位置上，而是在其平衡位置附近振动；
实际半导体并不是纯净的，而是含有杂质的；
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，点缺陷，线缺陷，面缺陷；
杂质和缺陷可在禁带中引入能级，从而对半导体的性质产生了决定性的作用
主要内容
1. 浅能级杂质能级和杂质电离；
2. 浅能级杂质电离能的计算；
3. 杂质补偿作用
4. 深能级杂质的特点和作用
1、等电子杂质；
2、Ⅳ族元素起两性杂质作用
§2-1 元素半导体中的杂质能级
§2-3 缺陷能级
§2-2 化合物半导体中的杂质能级
点缺陷对半导体性能的影响
Si、Ge晶体中的杂质能级
1、杂质与杂质能级
杂质：半导体中存在的与本体元素不同的其它元素。
杂质的来源：
｛
有意掺入
无意掺入
根据杂质在能级中的位置不同：
｛
替位式是杂质
间隙式杂质
在金刚石型晶体中，晶胞中原子的体积百分数为34%，说明还有66%是空隙。Si 中的杂质有两种存在方式，
a：间隙式杂质
特点：杂质原子一般较小，锂元素
b：替位式杂质
特点：杂质原子的大小与被替代的晶格原子大小可以相比，价电子壳层结构比较相近，Ⅲ和Ⅴ族元素在Si，Ge中都是替位式
以硅为例说明
单位体积中的杂质原子数称为杂质浓度
B:替位式→杂质占据格点位置。大小接近、电子壳层结构相近
Si：r=0.117nm
B：r=0.089nm
P：r=0.11nm
Li：0.068nm
A: 间隙式→杂质位于间隙位置。
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P
Si
Li
N型半导体
P型半导体
复合中心
陷阱
杂质分类
浅能级杂质
深能级杂质
杂质能级位于禁带中
Eg
浅能级
施主杂质施主能级
Ei
受主杂质 受主能级
Ec
Ev
浅能级
(1)VA族的替位杂质——施主杂质
在硅Si中掺入P
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
P+
Si
磷原子替代硅原子后，形成一个正电中心P＋和一个多余的价电子
束缚态—未电离
离化态—电离后
2、元素半导体的杂质
（a）电离态 （b）中性施主态
过程：
1.形成共价键后存在正电中心P+；
2.多余的一个电子挣脱束缚，在晶格中自由动；杂质电离
3. P+成为不能移动的正电中心；
杂质电离，杂质电离能，施主杂质（n型杂质），施主能级

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