材料的电学性能课件.pptVIP

（二）p型半導體

摻入三價雜質元素（硼，鋁，鎵，銦）後，三價元素原子只有三個價電子，當其取代點陣中的矽原子並與周圍的矽原子形成共價鍵時，必然缺少一個價電子，形成一個空位置。雜質原子接受的電子能量高於價帶頂部能量，但十分接近價帶。Ea是電子從價帶跳到雜質原子能級所需能量，稱為受主能級；三價元素原子為受主雜質。在常溫下，處於價帶中的價電子都可以進入受主能級。所以每一個三價雜質元素的原子都能接受一個價電子，而在價帶中產生一個空穴。P型半導體的電阻率為：式中，NA為受主雜質濃度雜質半導體特性1)摻雜濃度與原子密度相比雖很微小，但是卻能使載流子濃度極大地提高，因而導電能力也顯著地增強。摻雜濃度愈大，其導電能力也愈強。2)摻雜只是使一種載流子的濃度增加，因此雜質半導體主要靠多子導電。當摻入五價元素(施主雜質)時，主要靠自由電子導電；當摻入三價元素(受主雜質)時，主要靠空穴導電。 半導體材料及應用 《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能IMPORTANTSEMICONDUCTORS:ELECTRONICS《材料物理性能》——材料的電學性能IMPORTANTSEMICONDUCTORS:OPTOELECTRONICSCosiderations:?Correctbandgap(Eg)forlightemission/detectionatappropriatewavelength.?Substrateavailabilityforhighqualitygrowth.《材料物理性能》——材料的電學性能能斯脫－愛因斯坦方程：其中，D為擴散係數；n為載流子單位體積濃度；q為離子電荷電量。離子導電是離子在電場作用下的擴散現象，其擴散路徑暢通，離子擴散係數就高，導電率也就高。根據σ＝nqμ可得μ為離子遷移率；B為離子絕對遷移率，B＝μ/q離子電導率和離子擴散係數間建立聯繫離子導電的影響因素溫度的影響 溫度以指數形式影響其電導率。隨著溫度從低溫向高溫增加，其電阻率的對數的斜率出現拐點，將整個區間分為高溫區的本征導電，低溫區的雜質導電。《材料物理性能》——材料的電學性能離子性質、晶體結構的影響離子性質、晶體結構對離子導電的影響是通過改變導電啟動能實現的。熔點高的晶體，結合力大，相應的導電啟動能也高，電導率就低；晶體結構的影響是提供利於離子移動的通路。《材料物理性能》——材料的電學性能點缺陷的影響由於熱啟動，在晶體中產生Shottky缺陷或Frenkel缺陷，影響晶體中的擴散係數，以至影響到固體電解質的電導率。此外，環境氣氛變化，使離子型晶體的正負離子化學計量比發生變化，而生成晶格缺陷。如ZrO2中，氧的脫離形成氧空位。《材料物理性能》——材料的電學性能快離子導體(FIC)具有離子導電的固體物質稱為固體電解質。快離子導體——電導率比正常離子化合物的電導率高出幾個數量級的固體電解質。常見的快離子導體分為三組：銀和銅的鹵族和硫族化合物——金屬原子在這些化合物中鍵合位置相對隨意；具有?-氧化鋁結構的高遷移率的單價陽離子氧化物；具有氟化鈣結構的高濃度缺陷氧化物；《材料物理性能》——材料的電學性能 快離子導體的電導率：《材料物理性能》——材料的電學性能快離子導體的結構特徵：晶體結構的主體是由一類佔有特定位置的離子構成；具有大量的空位，這些空位數量遠膏腴可移動的離子數；亞晶格點陣之間具有近乎相等的能量和相對低的啟動能；在點陣間總是存在通路，以至於沿著有利的路徑可以平移。 《材料物理性能》——材料的電學性能（二）玻璃的導電機理第二節半導體的電學性能晶體結構：《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能半導體材料能帶結構《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能直接帶隙與間接帶隙：《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能《材料物理性能》——材料的電學性能一.本征半導體在絕對零度和無外界影響的條件下，半導體的空帶中無運動的電子。但當溫度升高或受光照射時，也就是半導體受到熱激發時，共價鍵中的價電子由於從外界獲得了能量，其中部分獲得了足夠大能量的價電子就可以掙脫束縛，離