第二章 雜質(zhì)和缺陷

1、第二章 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級 實際半導(dǎo)體偏離理想情況 缺陷產(chǎn)生的原因： 原子的振動 材料不純，若干雜質(zhì) 各種形式缺陷： 點缺陷-空位、間隙原子 線缺陷-位錯 面缺陷-層錯、晶粒間界 實驗表明，極微量的雜質(zhì)和缺陷對實驗表明，極微量的雜質(zhì)和缺陷對半導(dǎo)體的性質(zhì)產(chǎn)生決定的影響。半導(dǎo)體的性質(zhì)產(chǎn)生決定的影響。 若在若在105個硅原子中摻入一個磷原個硅原子中摻入一個磷原子，導(dǎo)電性將增加子，導(dǎo)電性將增加30倍。倍。 在通常的退火情況下，一般金屬或在通常的退火情況下，一般金屬或合金中的位錯密度約為合金中的位錯密度約為104-107根根/平方平方厘米，經(jīng)過冷加工后可增加至厘米，經(jīng)過冷加工后可增加至1012-1

2、013根根/平方厘米平方厘米 。 煉鋼就是將鐵中的雜質(zhì)和碳除掉。煉鋼就是將鐵中的雜質(zhì)和碳除掉。2.1硅和鍺中的雜質(zhì)能級硅和鍺中的雜質(zhì)能級替位式雜質(zhì)替位式雜質(zhì) 間隙式雜質(zhì)間隙式雜質(zhì) 34016334833.=ar雜質(zhì)原子位于晶格雜質(zhì)原子位于晶格原子間的間隙位置原子間的間隙位置雜質(zhì)原子取代晶格雜質(zhì)原子取代晶格原子而位于格點處原子而位于格點處施主雜質(zhì)、施主能級施主雜質(zhì)、施主能級磷原子替代硅原子后，形成一個正電中心和一個多磷原子替代硅原子后，形成一個正電中心和一個多余的束縛電子，束縛電子脫離正電中心后成為自由余的束縛電子，束縛電子脫離正電中心后成為自由電子，稱電離。電離能為電子，稱電離。電離能為E E

3、D D，0.040.05eV0.040.05eV。受主雜質(zhì)、受主能級受主雜質(zhì)、受主能級淺能級雜質(zhì)電離能的簡單計算淺能級雜質(zhì)電離能的簡單計算鍺鍺ED=0.0064eV，硅，硅ED=0. 025eV22204)4(2nqmEon22041)4(2qmEoeVEEE6 .1310考慮到正負電荷處于介質(zhì)中，則作用力將減弱，束縛考慮到正負電荷處于介質(zhì)中，則作用力將減弱，束縛能量將減少，同時考慮電子的有效質(zhì)量。能量將減少，同時考慮電子的有效質(zhì)量。200*224*)4(2rnrnDEmmqmE200*224*)4(2rprpAEmmqmE雜質(zhì)的補償作用雜質(zhì)的補償作用NDNANAND深能級雜質(zhì)深能級雜質(zhì)2.4 缺陷、位錯缺陷、位錯點缺陷：熱缺陷，雜質(zhì)，電荷缺陷、點缺陷：熱缺陷，雜質(zhì)，電荷缺陷、弗倫克爾缺陷：間隙原子、空位對弗倫克爾缺陷：間隙原子、空位對肖特基缺陷：晶體中形成的空位肖特基缺陷：晶體中