Ε. Κ. ΠΑΛΟΎΡΑ Ημιαγωγοί 1. Ημιαγωγοί. Το 1931 ο Pauli δήλωσε: "One shouldn't work on. semiconductors, that is a filthy mess; who knows if they really



Σχετικά έγγραφα
Φυσική Στερεάς Κατάστασης η ομάδα ασκήσεων Διδάσκουσα Ε. Κ. Παλούρα

Ορισμός: ημιαγωγοί είναι τα στερεά που έχουν χάσμα το οποίο όμως είναι αρκετά μικρό (E g

Ε. Κ. Παλούρα ΦΣΚ Εισαγωγικές έννοιες

1.1 Ηλεκτρονικές ιδιότητες των στερεών. Μονωτές και αγωγοί

Εισαγωγή στη Μικροηλεκτρονική 1. Στοιχειακοί ηµιαγωγοί

Στοιχεία Θεωρίας Ημιαγωγών

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΕΑΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ Φυσική Συμπυκνωμένης Ύλης (Ενότητα: Ημιαγωγοί) Ασκήσεις Ι. Ράπτης

Δομή ενεργειακών ζωνών

ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΚΑ Υλικα 3ο μεροσ. Θεωρητικη αναλυση

Ημιαγωγοί. Ημιαγωγοί. Ενδογενείς εξωγενείς ημιαγωγοί. Ενδογενείς ημιαγωγοί Πυρίτιο. Δομή ενεργειακών ζωνών

Ηλεκτρονική δομή ημιαγωγών-περίληψη. Σχέση διασποράς για ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα-

Στοιχεία Φυσικής Ημιαγωγών (ΕΤΥ481)

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ. Σχήμα 1 Σχήμα 2 Σχήμα 3

Οι ηµιαγωγοι αποτελουν την πλεον χρησιµη κατηγορια υλικων απο ολα τα στερεα για εφαρµογες στα ηλεκτρονικα.

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Πυκνότητα καταστάσεων g(e)

2η Εργαστηριακή Άσκηση Εξάρτηση της ηλεκτρικής αντίστασης από τη θερμοκρασία Θεωρητικό μέρος

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο Σπουδών)

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο Σπουδών)

ΘΕΩΡΙΑ ΤΩΝ ΗΜΙΑΓΩΓΩΝ ΠΡΩΤΗ ΕΝΟΤΗΤΑ ΟΜΟΓΕΝΕΙΣ ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα-σχέση διασποράς (μέρος 2)

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ

Ηλεκτρονική. Ενότητα: 2 Η επαφή pn. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

To θετικό πρόσημο σημαίνει ότι το πεδίο προσφέρει την ενέργεια για τη μετακίνηση αυτή.

Κεφάλαιο 7. Ηλεκτρονική δομή τω ων στερεών

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

Θεωρία Μοριακών Τροχιακών (ΜΟ)

ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΥΛΙΚΩΝ ΜΑΘΗΜΑ 1 Ο ΙΔΙΟΤΗΤΕΣ ΥΛΙΚΩΝ. Δρ. M.Χανιάς Αν.Καθηγητής Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών ΤΕ, ΤΕΙ Ανατολικής Μακεδονίας και Θράκης

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο Σπουδών) Ασκήσεις που παρουσιάστηκαν στο µάθηµα ( )

ΑΠΟ ΤΟ ΒΙΒΛΙΟ «ΟΠΤΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ» ΤΟΥ SINGH 2.6. Η πυκνότητα καταστάσεων δίδεται από τον τύπο:

Θεωρία του Sommerfeld ή jellium model (συνέχεια από το 1 ο μάθημα).

Η επαφή p n. Η επαφή p n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου n. Υπενθύμιση: Ημιαγωγός τύπου p

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΙΚΑ ΥΛΙΚΑ. Ενότητα 10: ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ ΛΙΤΣΑΡΔΑΚΗΣ ΓΕΩΡΓΙΟΣ ΤΗΜΜΥ

Αλλαγή της δομής των ταινιών λόγω κραματοποίησης

Αγωγιμότητα στα μέταλλα

ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ. Σπύρος Νικολαΐδης Καθηγητής Τομέας Ηλεκτρονικής & ΗΥ Τμήμα Φυσικής

Ελεύθερα ηλεκτρόνια στα μέταλλα-σχέση διασποράς

Ανάστροφη πόλωση της επαφής p n

αγωγοί ηµιαγωγοί µονωτές Σχήµα 1

Διατάξεις ημιαγωγών. Δίοδος, δίοδος εκπομπής φωτός (LED) Τρανζίστορ. Ολοκληρωμένο κύκλωμα

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

Ατομική και ηλεκτρονιακή δομή των στερεών

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

7.a. Οι δεσμοί στα στερεά

ηλεκτρικό ρεύμα ampere

Ξεκινώντας από την εξίσωση Poisson για το δυναμικό V στο στατικό ηλεκτρικό πεδίο:

ΘΕΩΡΙΑ ΔΕΣΜΟΥ ΣΘΕΝΟΥΣ ΘΕΩΡΙΑ ΜΟΡΙΑΚΩΝ ΤΡΟΧΙΑΚΩΝ

Νανοηλεκτρονικές Διατάξεις Π. Φωτόπουλος ΠΑΔΑ

Πείραμα - 6 Η ηλεκτρική αγωγιμότητα και η μέτρηση του ενεγειακού χασματος στο Γερμάνιο

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ ΜΙΚΡΟΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ηµιαγωγοί VLSI T echnol ogy ogy and Computer A r A chitecture Lab Γ Τσ ιατ α ο τ ύχ ύ α χ ς ΒΑΣΙΚΑ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ

ΝΑΝΟΥΛΙΚΑ ΚΑΙ ΝΑΝΟΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ ΣΤΕΛΛΑ ΚΕΝΝΟΥ ΚΑΘΗΓΗΤΡΙΑ

Ηλεκτρονική. Ενότητα 2: Η επαφή pn. Αγγελική Αραπογιάννη Τμήμα Πληροφορικής και Τηλεπικοινωνιών

ηλεκτρικό ρεύµα ampere

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ ΧΕΙΜΕΡΙΝΟ ΕΞΑΜΗΝΟ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο) Απαντήσεις στην 1 η Σειρά ασκήσεων

Μάθημα 23 ο. Μεταλλικός Δεσμός Θεωρία Ζωνών- Ημιαγωγοί Διαμοριακές Δυνάμεις

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

Ορθή πόλωση της επαφής p n

κυματικής συνάρτησης (Ψ) κυματική συνάρτηση

ΑΡΧΕΣ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΩΝ ΣΤΟΙΧΕΙΩΝ Αγωγιμότητα σε ημιαγωγούς

Περιοδικό Σύστημα Ιστορική Εξέλιξη

Θέμα 1 ο (30 μονάδες)

Βρέντζου Τίνα Φυσικός Μεταπτυχιακός τίτλος: «Σπουδές στην εκπαίδευση» ΜEd stvrentzou@gmail.com

Εισαγωγή σε προχωρημένες μεθόδους υπολογισμού στην Επιστήμη των Υλικών

Κεφάλαιο 7: Η Ηλεκτρονική Δομή των Στερεών ( με άλλα λόγια: το ηλεκτρόνιο στο στερεό)

ΘΕΩΡΙΑ ΕΝΕΡΓΕΙΑΚΩΝ ΤΑΙΝΙΩΝ (Ε.Τ.) ΣΤΑ ΣΤΕΡΕΑ ΥΛΙΚΑ. Σχηματισμός και μορφή ενεργειακών ταινιών στα στερεά υλικά:

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΑΚΗ ΔΟΜΗ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ Η ΔΟΜΗ ΤΟΥ ΑΤΟΜΟΥ IV. ΟΙ ΚΒΑΝΤΙΚΟΙ ΑΡΙΘΜΟΙ ΚΑΙ ΤΑ ΤΡΟΧΙΑΚΑ

ΣΧΟΛΗ ΕΜΦΕ ΤΟΜΕΑΣ ΦΥΣΙΚΗΣ Ηµιαγωγοί και Ηµιαγώγιµες οµές (7 ο Εξάµηνο Σπουδών)

ΦΩΤΟΒΟΛΤΑΪΚΑ. Γ. Λευθεριώτης Αναπλ. Καθηγητής Γ. Συρροκώστας Μεταδιδακτορικός Ερευνητής

ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ Κ ΚΑΙ Η ΗΛΕΚΡΙΚΗ ΕΙΔΙΚΗ ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ ΣΕ ΚΑΛΟ ΜΟΝΩΤΗ ΕIΝΑΙ ΤΗΣ ΤΑΞΗΣ

Κεφάλαιο 3 ο. Γ. Τσιατούχας. VLSI Technology and Computer Architecture Lab. Ημιαγωγοί - ίοδος Επαφής 2

Ένταση Ηλεκτρικού Πεδίου υναµικό

Γραπτή εξέταση «Επιστήμη και Τεχνολογία Υλικών ΙI»-Σεπτέμβριος 2016

Σύµφωνα µε την προσέγγιση << Ιδεατού Κρυστάλλου>> για κράµατα έχουµε:

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΑ Ι ΚΕΦΑΛΑΙΟ 1 Ο :ΗΜΙΑΓΩΓΟΙ

Κεφάλαιο 39 Κβαντική Μηχανική Ατόμων

Κεφάλαιο 7. Ηλεκτρονικές ιδιότητες των ημιαγωγών

ΗΜΙΑΓΩΓΑ ΥΛΙΚΑ: ΘΕΩΡΙΑ-ΔΙΑΤΑΞΕΙΣ

Ημιαγώγιμα και διηλεκτρικά υλικά. ΚΕΦΑΛΑΙΟ 2 ο

Spin του πυρήνα Μαγνητική διπολική ροπή Ηλεκτρική τετραπολική ροπή. Τάσος Λιόλιος Μάθημα Πυρηνικής Φυσικής

Κεφάλαιο 22 Νόµος του Gauss. Copyright 2009 Pearson Education, Inc.

Ηλεκτρονική φασματοσκοπία ατόμων

4. Παρατηρείστε το ίχνος ενός ηλεκτρονίου (click here to select an electron

1.15 Ο δεσμός στο μεθάνιο και ο υβριδισμός τροχιακού

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΠΟΛΥΤΕΧΝΙΚΗ ΣΧΟΛΗ ΤΜΗΜΑ ΗΛΕΚΤΡΟΛΟΓΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ & ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΤΩΝ ΤΟΜΕΑΣ ΤΗΛΕΠΙΚΟΙΝΩΝΙΩΝ

Φυσική για Μηχανικούς

Επιστήμη των Υλικών. Πανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Τμήμα Φυσικής


John Bardeen, William Schockley, Walter Bratain, Bell Labs τρανζίστορ σημειακής επαφής Γερμανίου, Bell Labs

Περιεχόμενο της άσκησης

Υλικά Ηλεκτρονικής & Διατάξεις

ΑΤΟΜΙΚΑ ΤΟΜΙΚΑ ΠΡΟΤΥΠΑ

Ηλεκτρονικά υλικά. Ηλεκτρική αγωγιµότητα στερεού είναι η ευκολία, µε την οποία άγει το ηλεκτρικό ρεύµα.

12. Εάν ένα κομμάτι ημιαγωγού τύπου n και ένα κομμάτι ΟΧΙ

Κβαντική θεωρία και ηλεκτρονιακή δομή των ατόμων

Ελεύθερο ηλεκτρόνιο: η E k 2. Η κυματοσυνάρτηση ψ(r) του ελεύθερου e είναι λύση της Schrödinger:

Transcript:

Ημιαγωγοί Ανακαλύφθηκαν το 190 Το 191 ο Pauli δήλωσε: "Oe should't work o semicoductors, that is a filthy mess; who kows if they really exist!" Πιο ήταν το πρόβλημα? Οι ανεπιθύμητες προσμείξεις Το 1947 οι Schokley, Bardee και Brattai κατασκεύασαν το πρώτο τρανζίστορ στα Bell Labs των ΗΠΑ. Κατηγορίες ημιαγωγών Στοιχειακοί : Si, Ge Δυαδικές ενώσεις: GaAs, IP, AlAs Τριαδικά κράματα (terary alloys): Al x Ga 1-x As, Ga x I 1-x P Τετραδικά κράματα : Ga x I 1-x As y P 1-y Ημιαγωγοί ευρέως χάσματος : ZSe, Ga, I, Al, Al x Ga 1-x, I x Ga 1-x κλπ Page 1 of 14

Το πλέγμα του διαμαντιού (Si, Ge): fcc υποπλέγματα μετατοπισμένα μεταξύ τους κατά το 0,5 της διαγωνίου Το πλέγμα του GaAs (zicblede): πλέγμα διαμαντιού όπου τα υποπλέγματα καταλαμβάνονται από διαφορετικά άτομα. 4σθενή άτομα Ομοιπολικοί δεσμοί Υβριδισμός sp Σταθερές & άκαμπτες γωνίες Υβριδισμοί sp, sp & sp Page of 14

Ημιαγωγοί αμέσου (ευθέως) και έμμεσου χάσματος Ταινία σθένους 1. Μέγιστο στο κέντρο της ζώνης (k0). Ταινίες των ελαφρών & βαρέων οπών (εκφυλισμένες στο k0). Ταινία split-off: spi e & μαγνητικό πεδίο πυρήνα Ζ 4. Κοντά στο κέντρο της ζώνης σφαιρική συμμετρία παραβολική προσέγγιση το σχήμα και η καμπυλότητα των τανιών είναι ουσιαστικά h ανεξάρτητη του προσανατολισμού m ( d ) dk Δομή ταινιών επιλεγμένων ημιαγωγών. Ειδικότερα στο Si η splitt-off βρίσκεται μόνον 0.044e κάτω από το ελάχιστο της TΣ, στους 00Κ συνεισφέρει σημαντικό αριθμό φορέων στη TA. Page of 14

Ταινία αγωγιμότητας. H TA αποτελείται από επί μέρους ταινίες τα απόλυτα ελάχιστα των οποίων είναι εντοπισμένα είτε στο k0 (GaAs), είτε κατά μήκος μιας των διευθύνσεων υψηλής συμμετρίας (Si, Ge). Στο Ge το ελάχιστο της TA απαντάται στο όριο της ZB κατά μήκος της διεύθυνσης <111>. Συνολικά υπάρχουν 8 ισοδύναμα ελάχιστα της TA 8 ισοδύναμες διευθύνσεις <111>. Tα υπόλοιπα ελάχιστα της TA εμφανίζονται σε σημαντικά υψηλότερες ενέργειες και συνήθως έχουν μηδενικό πληθυσμό ηλεκτρονίων. Tο απόλυτο ελάχιστο στο Si εμφανίζεται σε k 0.8(π/α) κατά μήκος της <100>. Συνολικά υπάρχουν 6 ισοδύναμα ελάχιστα. Page 4 of 14

Το GaAs είναι ημιαγωγός ευθέως χάσματος. Tο απόλυτο ελάχιστο της TA στο GaAs εμφανίζεται στο κέντρο της ZB. To ελάχιστο στο σημείο L (κατά μήκος της <111>), βρίσκεται μόνο 0.9e επάνω από το απόλυτο ελάχιστο (σημείο Γ) και σε υψηλές θερμοκρασίες έχει σημαντικό πληθυσμό ηλεκτρονίων που δεν είναι δυνατόν να αγνοηθεί. H ενεργός μάζα των ηλεκτρονίων στη κοιλάδα Γ είναι 0.067mo ενώ στην L είναι 0.55mo. σ e ( μ ) Γιατί μας ενδιαφέρει η m?: + pμ p eτ και μ. m Page 5 of 14

Πυκνότητα φορέων σε ενδογενείς ημιαγωγούς. Στην ηλεκτρική αγωγιμότητα σ των ημιαγωγών συμβάλλουν σ e ( μ ) ηλεκτρόνια και οπές: + pμ p Όπου μ και μ p είναι οι αντίστοιχες ευκινησίες Στην παραβολική περιοχή των ταινιών: eτ μ. m οι m και m p είναι σταθερές και οι ευκινησίες είναι σταθερές Η αγωγιμότητα των ημιαγωγών παρουσιάζει σημαντική εξάρτηση από τη θερμοκρασία λόγω θερμικής διέγερσης φορέων από την ΤΣ στην ΤΑ μεταβολή των και p. Στους ενδογενείς ημιαγωγούς οι ελεύθεροι φορείς υπόκεινται στη στατιστική ermi. Επομένως: Dc ) f (, T ) d ( και p D ( )[1 f (, T )] d όπου οι πυκνότητες καταστάσεων D () και D (): Dc () ( m ) πh c, Ε>Ε c ( m ), p Dv () πh v, < (είχαμε δεί ότι : g()d 1 m π h 1 ) Page 6 of 14

Στους ενδογενείς ημιαγωγούς όλα τα ελεύθερα ηλεκτρόνια προέρχονται από την ΤΣ και επομένως p. Ενδογενείς ημιαγωγοί : p Η συνάρτηση ermi f(), πυκνότητα καταστάσεων D() και συγκεντρώσεις φορέων ( και p) στις ΤΣ και ΤΑ για ημιαγωγό με ίσες πυκνότητες καταστάσεων στις ΤΣ και ΤΑ ( m m ). H βρίσκεται στο μέσον του χάσματος και p. (β) όταν οι πυκνότητες καταστάσεων στις ΤΣ και ΤΑ είναι άνισες ( m m ), H μετατοπίζεται έτσι ώστε να ισχύει p p. Η θέση της εξαρτάται από τη θερμοκρασία. p Page 7 of 14

Page 8 of 14 Σε θερμοκρασία δωματίου, όπου το εύρος της συνάρτησης ermi είναι μικρό σε σύγκριση με το χάσμα ( 1e), και για Ε>Ε ή Ε<Ε, η συνάρτηση ermi f(,t) προσεγγίζεται από στατιστική Boltzma: + 1 1 <<1 για Ε-Ε >> Επομένως η συγκέντρωση των ηλεκτρονίων στην ΤΑ δίνεται από τη σχέση ( ) d e e m h π Αν κάνουμε την αντικατάσταση ( ) X / προκύπτει ( ) ( ) X dx e X m 0 1 h π και επομένως h m π και h m p p π

Οι παράγοντες και ονομάζονται ενεργοί πυκνότητες καταστάσεων (ective desity of states) στην ΤΑ και ΤΣ, αντίστοιχα. Χρησιμοποιώντας την η ΤΑ προσεγγίζεται από ένα ενεργειακό επίπεδο, Ε (δηλαδή το ακρότατο της ΤΑ) με πυκνότητα καταστάσεων. Τα αντίστοιχα ισχύουν και για την και την ΤΣ. Επομένως: p e g 4 πh ( g m m ) e p Σε ενδογενή ημιαγωγό οι ενδογενείς συγκεντρώσεις ηλεκτρονίων και οπών δίνονται από τις σχέσεις: i g pi i pi πh ( 4 ) g mm p Page 9 of 14

Μεταβολή του Ε g και της συγκέντρωσης φορέων συναρτήσει της θερμοκρασίας. Η ΔΕ g συναρτήσει της Τ δίνεται από την εμπειρική σχέση g (T) g(0) αt ( T + β), όπου α & β σταθερές Ενδεικτικές τιμές Ε g και i στους 00Κ. ημιαγωγός Ε g (e) i (cm - ) T(K) Ge 0.67.4x101 00 Si 1.1 1.5x1010 00 GaAs 1.4 5x107 00 Page 10 of 14

Το επίπεδο ermi καταλαμβάνει τη θέση που εγγυάται ουδετερότητα φορτίου, δηλαδή: p e e ( + ) + + l + + m p l 4 m όταν οι και m p m (δηλαδή οι ΤΣ και ΤΑ έχουν την ίδια καμπυλότητα) τότε το επίπεδο ermi σε ενδογενή ημιαγωγό βρίσκεται στο μέσον του χάσματος για όλες τις θερμοκρασίες. όταν οι πυκνότητες καταστάσεων στις ΤΣ και ΤΑ είναι άνισες ( m m ), η μετατοπίζεται έτσι ώστε να ισχύει p. Η p θέση της εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Page 11 of 14

Ημιαγωγοί με προσμείξεις Δείγμα: Ημιαγωγός της στήλης I του περιοδικού πίνακα με προσμείξεις από τη στήλη. Πρότυπο: Η ενέργεια σύνδεσης του 5 ου ηλεκτρονίου υπολογίζεται από το μοντέλο του Bohr για το άτομο του Η, κατάλληλα τροποποιημένο. Τροποποιήσεις 1) Το ιονισμένο άτομο της πρόσμειξης είναι θετικά φορτισμένο και μαζί με το 5 ο ηλεκτρόνιο συνιστά ένα ψευδοάτομο υδρογόνου (As + -e - ). ) Το 5 ο ηλεκτρόνιο υφίσταται διηλεκτρική θωράκιση από τη διηλεκτρική σταθερά του μέσου (Si, ε r 11.7). ) Η m e m Η ενέργεια σύνδεσης του 5 ου e είναι 4 e m ( ) 4πε h r ε ο είναι μικρότερη αυτής που αντιστοιχεί στο άτομο του υδρογόνου κατά m ε r m ιονισμένη στους 00Κ.. Για Si:As η As 1 me η πρόσμειξη είναι Page 1 of 14

H ακτίνα του τροχιακού του 5 ου ηλεκτρονίου είναι >> αυτής που αντιστοιχεί στο άτομο του υδρογόνου και ίση προς r 4πε ο ε r h m q Η ενέργεια σύνδεσης του 5 ου ηλεκτρονίου είναι πολύ μικρότερη από ότι στο άτομο του Η λόγω της διηλεκτρικής σταθεράς του μέσου και της m <<m o. Αντίθετα η ακτίνα του τροχιακού του 5 ου ηλεκτρονίου είναι πολύ μεγαλύτερη. Τα άτομα των ρηχών προσμείξεων εισάγουν στάθμες μέσα στο χάσμα και κοντά στα ακρότατα των ταινιών σθένους και αγωγιμότητας. Page 1 of 14

Ενέργειες ενεργοποίησης συνήθων προσμείξεων στους ημιαγωγούς Ge, Si και GaAs. Οι στάθμες επάνω από το μέσον του χάσματος είναι συνήθως δότες. Οι στάθμες κάτω από το μέσον του χάσματος είναι συνήθως αποδέκτες. Ορισμένες προσμείξεις εισάγουν τόσο δότες όσο και αποδέκτες. Καταστάσεις στο χάσμα εισάγουν και οι σημειακές ατέλειες δομής. Page 14 of 14