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1 Gestörte Halbleiter Jede Störung des Idealgitters (Realstruktur) kann zusätzliche Energiezustände für Elektronen erzeugen, die oft in der verbotenen.

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1 1 Gestörte Halbleiter Jede Störung des Idealgitters (Realstruktur) kann zusätzliche Energiezustände für Elektronen erzeugen, die oft in der verbotenen Zone liegen: Nichtstöchiometrische Zusammensetzung Einbau von Fremdteilchen anstelle regulärer Gitterteilchen Unbesetzte Gitterplätze Unterstöchiometrie Schottky-Fehlstellen (Atome sind zum Rand des Kristalls ausgewandert) Zwischengitterteilchen Überstöchiometrie Frenkel-Fehlstellen (Atome sind aus den ordentlichen Gitterplätzen ausgewandert) Grenzen des Kristalls und die Kristallitgrenzen Versetzungen (Dislokationen) Unvollständige Ordnung des Kristalls Donator Akzeptor P, As (5e - ) B, Al, Ga (3e - ) im Si, Ge (4e - ) Konzentration der Fremdatome 10 -6

2 2 Dotierte (extrinsische) Halbleiter Zusätzliche Leitungselektronen (bei P, As) Zusätzliche Löcher (Ba, Al, Ga) Überschuss- Halbleiter (Typ n) mit Donoren (P, As) Mangel-Halbleiter (Typ p) mit Akzeptoren (B, Al, Ga)

3 3 Die Fermi-Energie in gestörten Halbleitern Bei 0K liegt die Fermi-Energie zwischen dem neuen Energieband und E 0. Bei hohen Temperaturen nähert sich die Fermi-Energie dem Wert E g /2, wie in intrinsischen Halbleitern. Die größten Unterschiede in den elektrischen Eigenschaften sind bei niedrigen Temperaturen (< 400K) zu erwarten. In den Halbleitern mit der p-Leitung ist die Temperaturabhängigkeit umgekehrt. Halbleiter mit der n-Leitung

4 4 Anzahl der Ladungsträger (pro Volumeneinheit) und die elektrische Leitfähigkeit Kleine Konzentration der fremden Atome (a)Große Konzentration der fremden Atome (b) Kleine Konzentration der fremden Atome

5 5 Der Hall-Effekt Halbleiter (oder Metall) im magnetischen Feld Ohne Feld: Die Konzentration der Elektronen entlang der y Richtung ist homogen Im Feld: Auf die Elektronen wirkt zusätzlich die Lorentz-Kraft, die Verteilung der Elektronen entlang y ist nicht homogen, dabei entsteht ein elektrisches Feld Lorentz-Kraft:Hall-Kraft:Gleichgewicht:Hall-Konstante: Das Zeichen der Hall-Konstante ist anders für n und p.

6 6 Die IVa, IIIa-Va und IIa-VIa Halbleiter IIIa-Va GaAs: P6 3 mc, a = 3,912 Å, c = 6,441 Å GaAs: F-43m, a = 5,508 Å InAs: F-43m, a = 6,058 Å GaSb: F-43m, a = 6,095 Å InSb: F-43m, a = 6,479 Å IIa-VIa CdTe: Fm3m, a = 6,410 Å CdTe: F-43m, a = 6,410 Å IVa Si: Fd3m, a = 5,431 Å Ge: Fd3m, a = 5,623 Å

7 7 Die IVa und IIIa-Va Halbleiter IIIa-Va GaAs: P6 3 mc, a = 3,912 Å, c = 6,441 Å GaAs: F-43m, a = 5,508 Å InAs: F-43m, a = 6,058 Å GaSb: F-43m, a = 6,095 Å InSb: F-43m, a = 6,479 Å IVa Si: Fd3m, a = 5,431 Å Ge: Fd3m, a = 5,623 Å


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