Химия - Акцептор (физика полупроводников)

01 апреля 2011





в физике твёрдого тела примесь в кристаллической решётке, которая отдаёт кристаллу дырку. Вводится при ковалентном типе связи.

Схематическое изображение кремния с донорной примесью бора

Акцепторы бывают однозарядными и многозарядными. Например, в кристаллах элементов IV группы периодической системы элементов элементы III группы являются однозарядными акцепторами. Поскольку элементы третьей группы имеют валентность 3, то три электрона образуют химическую связь с тремя соседними атомами кремния в кубической решётке, а электрона для образования четвёртой связи недостает. Однако при ненулевой температуре с определённой вероятностью четвёртая связь образуется. Электрон, который его образует, имеет энергию на несколько миллиэлектрон-вольт выше энергии потолка валентной зоны. При этом в валентной зоне образуется так называемая дырка, которая может свободно двигаться по кристаллу, и, таким образом, участвовать в электропроводности кристалла.

Для оценки энергии связи дырок на акцепторах часто используют модель водородоподобного центра, в которой энергия связи находится из решения уравнения Шредингера для атома водорода с учетом того, что дырка в кристалле — квазичастица, эффективная масса которой отличается от массы свободного электрона, а также того, что дырка движется не в вакууме, а в среде с определённой диэлектрической проницаемостью. Более строгий расчет энергии основного и возбужденных состояний акцепторных уровней требует учета локального потенциала примеси, а также наличия во многих полупроводниках нескольких ветвей у закона дисперсии дырок. Акцепторы, энергия связи которых близка к энергии, оцененной из водородоподобной модели, называются мелкими акцепторами.

Обычно эффективные массы дырок малы в сравнении с массой свободного электрона. Кроме того полупроводники имеют достаточно большие значения диэлектрической проницаемости, так что энергия акцептора примерно в 100—1000 раз меньше энергии электрона в атоме водорода. Именно благодаря этим особенностям акцепторные уровни во многих полупроводниках ионизованы уже при комнатной температуре. Учитывая этот факт, волновые функции мелких акцепторных уровней простираются на много периодов кристаллической решётки, имея радиус намного больше чем радиус Бора.

Полупроводник Акцептор Ea − EV
GaAs C 26
Be 28
Mg 28
Si 35
Si B 45
Al 67
Ga 72
In 160
Ge B 10
Al 10
Ga 11
In 11


Просмотров: 1970


<<<