Konzentration der Fremdatome  10-6

Präsentation zum Thema: "Konzentration der Fremdatome  10-6"—  Präsentation transkript:

1 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

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 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.

4 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

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 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 = Å, c = Å II-VI CdTe: F-43m, a = 6,481 Å

7 Die IV, III-V und II-VI Halbleiter
C: Fd3m, a = Å Ge: Fd3m, a = Å Si: Fd3m, a = Å -Sn: Fd3m, a = Å GaAs: F-43m, a = Å InAs: F-43m, a = Å InSb: F-43m, a = Å GaP: F-43m, a = Å SiC: F-43m, a = Å ZnO: P63mc, a = Å, c = Å CdSe: P63mc, a = Å, c = Å

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9 Energy gap vs. lattice parameter