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化合物半导体中的杂质和缺陷
1. Ⅲ－Ⅴ族化合物半导体中的杂质和缺陷
化合物半导体中的杂质和缺陷
掺受主的半导体的价带空穴数由受主决定，半导体导电的载流子主要是空穴（空穴数>>电子数），对应的半导体称为P型半导体。
空穴为多子，电子为少子。
Ec
ED
电离施主
电离受主
Ev
杂质的补偿作用
(1) ND＞NA
半导体中同时存在施主和受主杂质，施主和受主之间有互相抵消的作用
此时为n型半导体
n=ND-NA
EA
Ec
ED
EA
Ev
电离施主
电离受主
(2) ND此时为p型半导体
p=NA- ND
(3) ND≈NA
杂质的高度补偿
Ec
Ev
EA
ED
不能向导带和价
带提供电子和空穴
(2) 间隙
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
间隙原子缺陷起施主作用
●施主杂质
Ⅵ族元素(Se、S、Te) 在 GaAs 中通常都替代Ⅴ族元素As原子的晶格位置。
Ⅵ族杂质在GaAs中一般起施主作用，为浅施主杂质。
●受主杂质
Ⅱ族元素（Zn、Be、Mg、Cd、Hg）在GaAs中通常都取代Ⅲ族元素 Ga 原子的晶格位置。
Ⅱ族元素杂质在 GaAs 中通常起受主作用，均为浅受主杂质。
●中性杂质
Ⅲ 族元素（B、Al、In）和Ⅴ族元素（P、Sb）在 GaAs 中通常分别替代 Ga 和 As，由于杂质在晶格位置上并不改变原有的价电子数，因此既不给出电子也不俘获电子而呈电中性，对 GaAs 的电学性质没有明显影响。
在禁带中不引入能级
● 两性杂质
Ⅳ族元素杂质（Si、Ge、Sn、Pb）在GaAs 中的作用比较复杂，可以取代Ⅲ族的 Ga，也可以取代Ⅴ族的 As，甚至可以同时取代两者。
Ⅳ族杂质不仅可以起施主作用和受主作用，还可以起中性杂质作用。
在掺 Si 浓度小于 1×1018 cm-3 时，Si 全部取代 Ga 位而起施主作用，这时掺 Si 浓度和电子浓度一致；
而在掺 Si 浓度大于 1018 cm-3 时，部分 Si 原子开始取代 As 位，出现补偿作用，使电子浓度逐渐偏低。
例如：

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