Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Донор (фізика)



Донор в фізики твердого тіла) - домішка в кристалічній решітці, яка віддає кристалу електрон. Вводиться при ковалентном типі зв'язку. Бувають однозарядні і багатозарядні донори. Наприклад, в кристалах елементів IV групи періодичної системи елементів ( кремнії, германии) однозарядними донорами є елементи V групи: фосфор, миш'як, сурма. Так як елементи п'ятої групи мають валентністю 5, то чотири електрона утворюють хімічний зв'язок з чотирма сусідніми атомами кремнію в решітці, а п'ятий електрон виявляється слабо пов'язаним (енергія зв'язку порядку кількох сотих електрон-вольта) і утворює так званий водородоподобного домішковий центр, енергію якого просто оцінити з рішення рівняння Шредінгера для атома водню, приймаючи до уваги, що електрон в кристалі - квазічастинка і його ефективна маса відрізняється від маси електрона, а також, що електрон рухається не в вакуумі, а в середовищі з певною (порядку 10) діелектричною проникністю.

Схематичне зображення кремнію з донорной домішкою фосфору

Атоми донорних домішок, які вводяться в напівпровідник і віддають йому один або декілька електронів, створюють надлишок електронів і формують так званий напівпровідник n-типу. Атом донора утримує зайвий електрон слабо, і при достатній температурі цей електрон може перейти в зону провідності і брати участь в електропровідності кристала.

Додатковий електрон, зв'язаний з атомом донора, утворює так званий донорний рівень у забороненій зоні. Донорний рівень називається дрібним, якщо його енергія (відлічується від дна зони провідності) порівнянна з характерною енергією теплового руху при кімнатній температурі k b T , Де T - Температура, а k B - постійна Больцмана. Ця енергія становить приблизно 26 м еВ. Дрібними донорами можуть бути не тільки домішкові атоми, а й комплекси структурних дефектів (наприклад т.зв. термодоноров в кремнії). Багато домішки і точкові дефекти, (наприклад золото і мідь в кремнії, вакансії, є глибокими донорами. На відміну від дрібних донорів, вони слабо впливають на питомий електроопір, але істотно знижують час життя нерівноважних носіїв заряду. Зайвий електрон притягається кулоновской силою до іону донора, який має надлишковий позитивний заряд в порівнянні з атомами напівпровідника. Внаслідок такого притягання донорні рівні утворюють водородоподобного серію з енергіями, які можна розрахувати за формулою

E_d = E_C - R_H \ frac {m_e ^ * / m_0} {\ varepsilon ^ 2} \ frac {1} {n ^ 2}

де E d - Енергія донорного рівня, E C - Енергія дна зони провідності, R H - Постійна Рідберга (приблизно 13,6 еВ), m_e ^ {*} - ефективна маса електрона, m 0 - Маса вільного електрона, \ Varepsilon - Діелектрична проникність напівпровідника, а n - ціле число, яке може приймати значення від одиниці до нескінченності, але практично важливі лише кілька найнижчих рівнів із малими n.

Завдяки тій обставині, що ефективні маси електронів в напівпровідниках малі, а діелектричні проникності доволі великі (порядка 10), енергія донорних рівнів мала, а радіуси локалізації відповідних хвильових функцій досить великі ~ 10 нм, поширюються на кілька періодів кристалічної решітки.



Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Фізика
Фізика
Порядок (фізика)
Релаксація (фізика)
Поле (фізика)
Ефір (фізика)
Фокус (фізика)
Парність (фізика)
Вакансія (фізика)
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru