Beeinflusst Doping die Anzahl der Bandenstaaten?

Beeinflusst die Dotierung eines Halbleiters mit Akzeptor-Verunreinigungen die Anzahl der Zustände im Valenz- und Leitungsband? Wie wäre es mit Doping mit Spenderverunreinigungen?

Es scheint mir, dass im ersten Fall die Antwort ja sein sollte, das Hinzufügen von Akzeptoren die Anzahl der Bandzustände verringern sollte, während im letzteren Fall die Antwort meiner Meinung nach nein sein sollte. Die Donator-Fremdstoffe fügen dem System Elektronen sowie neue Niveaus innerhalb der Lücke hinzu, während die Akzeptor-Fremdstoffe die Anzahl der Elektronen verringern und einige der Bandzustände in Akzeptorzustände innerhalb der Lücke umwandeln. Auf diese Weise haben wir bei Nulltemperatur immer alle Valenzbandzustände voll und alle Leitungsbandzustände leer. Andernfalls würden wir sogar im Grundzustand mit Leitungselektronen oder -löchern enden. Ich bin mir aber nicht sicher, ob das richtig ist.

Erinnern Sie sich, dass typische Dotierungskonzentrationen im Teile-pro-Million-Bereich liegen. Das Bit um die Nulltemperatur macht keinen Sinn, da alle „überschüssigen“ Ladungsträger von den Dotierstoffniveaus erfasst werden, die Sie ursprünglich eingeführt haben.
@JonCuster Ich denke, das zero temperature, worauf verwiesen wird, handelt von dem Beispiel von Bor in der Antwort, die ich gegeben habe. Sie haben Recht mit dem PPM-Bereich. Ich meine, wenn jemand bestimmte Eigenschaften von Halbleitern ändern möchte, würde ein genaues Rezept für Verunreinigungen entstehen, und es sollte in Form von PPM vorliegen.

Antworten (1)

Im Allgemeinen wirkt sich das Dotieren eines Halbleiters mit Verunreinigungen auf die Anzahl der Zustände in den Valenz- und Leitungsbändern aus. Die Art der Verunreinigungen bestimmt das Band (Valenz/Leitung) und die Anzahl der Zustände.

Bulk-Band-Struktur für Si, Ge, GaAs und InAs, erzeugt mit einem engen Bindungsmodell. Beachten Sie, dass Si und Ge indirekte Bandlücken mit Minima bei X und L sind, während GaAs und InAs Materialien mit direkter Bandlücke sind.Banddiagramm des Betriebs des PN-Übergangs im Vorwärtsvorspannungsmodus, das die Verringerung der Verarmungsbreite zeigt. Sowohl p- als auch n-Übergänge sind mit einem Dotierungsniveau von 1 × 1015/cm3 dotiert, was zu einem eingebauten Potential von ~0,59 V führt. Aus dem schrumpfenden Ladungsprofil kann auf eine Verringerung der Verarmungsbreite geschlossen werden, da mit zunehmender Vorwärtsspannung weniger Dotierstoffe freigelegt werden.

Das Folgende stammt aus Wikipedias Doping and Boron

Das Dotieren eines Halbleiters in einen guten Kristall führt erlaubte Energiezustände innerhalb der Bandlücke ein, aber sehr nahe an dem Energieband, das dem Dotierungstyp entspricht. Mit anderen Worten, Elektronendonor- Verunreinigungen erzeugen Zustände nahe dem Leitungsband , während Elektronenakzeptor -Verunreinigungen Zustände nahe dem Valenzband erzeugen . Die Lücke zwischen diesen Energiezuständen und dem nächsten Energieband wird üblicherweise als Dotierstoffstellen-Bindungsenergie oder E B bezeichnet und ist relativ klein. Beispielsweise beträgt E B für Bor in Siliziummasse 0,045 eV, verglichen mit der Bandlücke von Silizium von etwa 1,12 eV. Denn E Bso klein ist, dass die Raumtemperatur heiß genug ist, um praktisch alle Dotierungsatome thermisch zu ionisieren und freie Ladungsträger in den Leitungs- oder Valenzbändern zu erzeugen.

Bor ist ein nützliches Dotierungsmittel für solche Halbleiter wie Silizium, Germanium und Siliziumcarbid. Da es ein Valenzelektron weniger als das Wirtsatom hat, gibt es ein Loch ab, was zu einer Leitfähigkeit vom p-Typ führt.

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