Про примесные полупроводники

Сообщение №13246 от Inc 17 сентября 2002 г. 21:42
Тема: Про примесные полупроводники

Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.


Отклики на это сообщение:

Начнем с того, что атом Бора это водородоподобный атом, т.е. атом с одним электроном... поэтому он испытывает недостаток электронов, вот он и выходит из положения обдирая кремний.


> Начнем с того, что атом Бора

Атом Бора, демон Максвелла, число Авогадро...

> это водородоподобный атом, т.е. атом с одним электроном
??????????

... поэтому он испытывает недостаток электронов, вот он и выходит из положения обдирая кремний.

Очень образно и доходчиво


> Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

Из БСЭ:

"Примеси и дефекты делятся на доноры и акцепторы. Доноры отдают в объём П. избыточные электроны и создают таким образом электронную проводимость (n-типа). Акцепторы захватывают валентные электроны вещества, в которое они внедрены, в результате чего создаются дырки и возникает дырочная проводимость (р-типа) (рис. 4). Типичные примеры доноров — примесные атомы элементов V группы (Р, As, Sb) в Ge и Si. Внедряясь в кристаллическую решётку, такой атом замещает в одной из ячеек атом Ge. При этом 4 из 5 его валентных электронов образуют с соседними атомами Ge ковалентные связи, а 5-й электрон оказывается для данной решётки «лишним», т.к. все связи уже насыщены. Не локализуясь ни в одной элементарной ячейке, он становится электроном проводимости. При этом примесный атом однократно положительно заряжен и притягивает электрон, что может привести к образованию связанного состояния электрона с примесным ионом. Однако эта связь очень слаба из-за того, что электростатическое притяжение электрона к примесному иону ослаблено большой поляризуемостью П., а размеры области вблизи примеси, в которой локализован электрон, в десятки раз превышают размер элементарной ячейки кристалла. Энергия ионизации примеси ~0,01 эв в Ge и ~0,04 эв в Si, даже при температуре 77 К большинство примесей ионизовано, т. е. в П. имеются электроны проводимости с концентрацией, определяемой концентрацией донорных примесей.

Аналогично атомы элементов III группы (В, Al, Ga, In) — типичные акцепторы в Ge и Si. Захватывая один из валентных электронов Ge в дополнение к своим 3 валентным электронам, они образуют 4 ковалентные связи с ближайшими соседями — атомами Ge — и превращаются в отрицательно заряженные ионы. В месте захваченного электрона остаётся дырка, которая так же, как электрон вблизи донорного иона, может быть удержана в окрестности акцепторного иона кулоновским притяжением к нему, однако на большом расстоянии и с очень малой энергией связи. Поэтому при не очень низких температурах эти дырки свободны."


> Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.


> > Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> > забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> > у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

> Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
> Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
> Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
> электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
> энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.


И.П.Степаненко
"Основы микроэлектроники"
издание второе, Москва-Санкт-Петербург Лаборатория Базовых Знаний
Невский Диалект физматлит.
"...Если ввести в кремний атом трехвалентного элемента (например бора, галлия или аллюминия), то все три его валентных электрона вступят в связь с четырьмя
электронами соседних атомов кремния. Для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки нужен дополнительный электрон. Таковым оказывается один из валентных электронов, который отбирается у ближайшего атома кремния. В результате образуется незаполненная связь - дырка, а атом примеси превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом. ....."
я имел ввиду это


> > Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> > забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> > у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

> Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
> Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
> Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
> электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
> энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.

У моего атома бора заряд 5 (у лития 3).


> > > Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> > > забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> > > у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

> > Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
> > Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
> > Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
> > электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
> > энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.

> У моего атома бора заряд 5 (у лития 3).

У моего тоже +5. Прошу прощения за опечатку.


> > > Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> > > забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> > > у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

> > Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
> > Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
> > Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
> > электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
> > энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.

>
> И.П.Степаненко
> "Основы микроэлектроники"
> издание второе, Москва-Санкт-Петербург Лаборатория Базовых Знаний
> Невский Диалект физматлит.
> "...Если ввести в кремний атом трехвалентного элемента (например бора, галлия или аллюминия), то все три его валентных электрона вступят в связь с четырьмя
> электронами соседних атомов кремния. Для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки нужен дополнительный электрон. Таковым оказывается один из валентных электронов, который отбирается у ближайшего атома кремния. В результате образуется незаполненная связь - дырка, а атом примеси превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом. ....."
> я имел ввиду это

Я считаю, что этому электрону все-таки энергетически выгоднее находиться
при своем атоме углерода (возьмем для простоты углерод вместо кремния).
Но из-за неспаренного электрона бора энергия, требуемая для перевода
к бору нового электрона от углерода, очень мала. Из-за тепловых флуктуаций
это часто случается. И если дырка в углероде "ушла гулять", то электрону,
пришедшему в гости к атому бора, уже некуда возвратиться. Получается
неподвижный отрицательный ион.


> > > > Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> > > > забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> > > > у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

> > > Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
> > > Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
> > > Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
> > > электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
> > > энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.

> >
> > И.П.Степаненко
> > "Основы микроэлектроники"
> > издание второе, Москва-Санкт-Петербург Лаборатория Базовых Знаний
> > Невский Диалект физматлит.
> > "...Если ввести в кремний атом трехвалентного элемента (например бора, галлия или аллюминия), то все три его валентных электрона вступят в связь с четырьмя
> > электронами соседних атомов кремния. Для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки нужен дополнительный электрон. Таковым оказывается один из валентных электронов, который отбирается у ближайшего атома кремния. В результате образуется незаполненная связь - дырка, а атом примеси превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом. ....."
> > я имел ввиду это

> Я считаю, что этому электрону все-таки энергетически выгоднее находиться
> при своем атоме углерода (возьмем для простоты углерод вместо кремния).
> Но из-за неспаренного электрона бора энергия, требуемая для перевода
> к бору нового электрона от углерода, очень мала. Из-за тепловых флуктуаций
> это часто случается. И если дырка в углероде "ушла гулять", то электрону,
> пришедшему в гости к атому бора, уже некуда возвратиться. Получается
> неподвижный отрицательный ион.


Ну вобщем я так и думал, т.е. представлял что выгодней находится на своем месте электрону. Но дальше немного не хватило фантазии, про то что дырка ушла гулять...Спасибо. А вот еще интересно, допустим атом бора заменил атом германия,
т.е. на его место встал, а тот куда делся, получается что структура крист.решетки меняется, ну искривляется что ли?


> > > > > Помогите устранить пробел,забыл, почему атом Бора (B) введенный в Кремний (Si)
> > > > > забирает у Si электрон для образования устойчивой 8 электронной оболочки,
> > > > > у кремния ведь тоже 8 электронная устойчивая оболочка...и все таки B забирает электрон делая оболочку Si 7 электронной....т.е. получается что переход наиболее вероятен в возбужденном состоянии...а возбужденное состояние наблюдается уже при н.у.

> > > > Вы имеете в виду атом бора (т.е. хим.элемент бор)?
> > > > Тогда он должен не забирать у атома кремния электрон, а отдавать.
> > > > Ядро бора имеет заряд +3, а кремния +14. Среднее расстояние внешнего
> > > > электрона от ядра у них отличается не так сильно. Поэтому потенциальная
> > > > энергия этого электрона будет меньше, если он перейдет к Si.

> > >
> > > И.П.Степаненко
> > > "Основы микроэлектроники"
> > > издание второе, Москва-Санкт-Петербург Лаборатория Базовых Знаний
> > > Невский Диалект физматлит.
> > > "...Если ввести в кремний атом трехвалентного элемента (например бора, галлия или аллюминия), то все три его валентных электрона вступят в связь с четырьмя
> > > электронами соседних атомов кремния. Для образования устойчивой восьмиэлектронной оболочки нужен дополнительный электрон. Таковым оказывается один из валентных электронов, который отбирается у ближайшего атома кремния. В результате образуется незаполненная связь - дырка, а атом примеси превращается в неподвижный ион с единичным отрицательным зарядом. ....."
> > > я имел ввиду это

> > Я считаю, что этому электрону все-таки энергетически выгоднее находиться
> > при своем атоме углерода (возьмем для простоты углерод вместо кремния).
> > Но из-за неспаренного электрона бора энергия, требуемая для перевода
> > к бору нового электрона от углерода, очень мала. Из-за тепловых флуктуаций
> > это часто случается. И если дырка в углероде "ушла гулять", то электрону,
> > пришедшему в гости к атому бора, уже некуда возвратиться. Получается
> > неподвижный отрицательный ион.

>
> Ну вобщем я так и думал, т.е. представлял что выгодней находится на своем месте электрону. Но дальше немного не хватило фантазии, про то что дырка ушла гулять...Спасибо. А вот еще интересно, допустим атом бора заменил атом германия,
> т.е. на его место встал, а тот куда делся, получается что структура крист.решетки меняется, ну искривляется что ли?

По-разному бывает. Если атом примеси раньше был дефектом типа внедрения
(т.е. искривлял решетку), то теперь очередь изгнанного атома искривлять решетку.
Если же атом примеси был дефектом типа замещения (т.е. и раньше заменял
родной атом в решетке, то вполне возможнен обмен местами атома примеси
и соседнего атома (особенно при высокой температуре).


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100