Konzentration der Fremdatome  10-6 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

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)

Die Fermi-Energie in gestörten Halbleitern Halbleiter mit der n-Leitung Bei 0K liegt die Fermi-Energie zwischen dem neuen Energieband und E0. Bei hohen Temperaturen nähert sich die Fermi-Energie dem Wert Eg/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.

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

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.

Die IV, III-V und II-VI Halbleiter Si: Fd3m, a = 5,430 Å Ge: Fd3m, a = 5,657 Å III-V GaAs: F-43m, a = 5,653 Å GaAs: P63mc, a = 3,912 Å, c = 6,441 Å InAs: F-43m, a = 6,056 Å GaSb: F-43m, a = 6,095 Å InSb: F-43m, a = 6,487 Å GaN: P63mc, a = 3.189 Å, c = 5.185 Å II-VI CdTe: F-43m, a = 6,481 Å

Die IV, III-V und II-VI Halbleiter C: Fd3m, a = 3.567 Å Ge: Fd3m, a = 5.657 Å Si: Fd3m, a = 5.430 Å -Sn: Fd3m, a = 6.489 Å GaAs: F-43m, a = 5.653 Å InAs: F-43m, a = 6.056 Å InSb: F-43m, a = 6.487 Å GaP: F-43m, a = 5.450 Å SiC: F-43m, a = 4.358 Å ZnO: P63mc, a = 3.254 Å, c = 5.210 Å CdSe: P63mc, a = 4.297 Å, c = 7.007 Å

Energy gap vs. lattice parameter