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半导体中的杂质能级
半导体中的杂质能级
Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体中的杂质
理想的GaAs晶格
价键结构：
含有离子键成分的共价键结构
Ga-
As
Ga
Ga
As
Ga
As+
Ga
As
施主杂质
替代Ⅴ族元素
受主杂质
替代III族元素
两性杂质
III、Ⅴ族元素
等电子杂质——同族原子取代
●等电子杂质
等电子杂质是与基质晶体原子具有同数量价电子的杂质原子．替代了同族原子后，基本仍是电中性的。但是由于共价半径和电负性不同，它们能俘获某种载流子而成为带电中心。带电中心称为等电子陷阱。
例如，N取代GaP中的P而成为负电中心
电子陷阱
空穴陷阱
●束缚激子
等电子陷阱俘获一种符号的载流子后，又因带电中心的库仑作用又俘获另一种带电符号的载流子，形成束缚激子。
●两性杂质
举例：GaAs中掺Si（Ⅳ族）
Ga：Ⅲ族 As：Ⅴ族
Si Ga 施主
两性杂质
SiAs 受主
两性杂质：在化合物半导体中，某种杂质在 其中既可以作施主又可以作受主，这种杂质称为两性杂质。
例1：Au（Ⅰ族）在Ge中
Au在Ge中共有五种可能的状态：
（1）Au+；
（2） Au0 ；
（3） Au一 ；
（4） Au二 ；
（5） Au三。
在Ge中掺Au 可产生3个受主能级，1个施主能级
Au
Ge
Ge
Ge
Ge
Au+
Au0
Au-
Au2-
Au3-
1. Au失去一个电子—施主
Au＋
Ec
Ev
ED
ED=Ev+0.04 eV
Ec
Ev
ED
EA1
Au－
2. Au获得一个电子—受主
EA1= Ev + 0.15eV
3.Au获得第二个电子
Ec
Ev
ED
EA1
Au2－
EA2= Ec - 0.2eV
EA2
4.Au获得第三个电子
Ec
Ev
ED
EA1
EA3= Ec - 0.04eV
EA2
EA3
Au3－
深能级杂质特点：
不容易电离，对载流子浓度影响不大；
一般会产生多重能级，甚至既产生施主能级也产生受主能级。
能起到复合中心作用，使少数载流子寿命降低。
Ec
Ev
ED
EA
Au doped Silicon
0.35eV
0. 54eV
1.12eV
0.29eV
0.35

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