雪体物理学黄尾第七章半辱体电予论20050406 将(-v2-,9)(G)=E,F(G)与(-v2-.m()=Ev()对比 4T8, Eor 氢原子中电子的基态波函数:v1(F=Ce4--C是归一化常数,ao= =0.052nm 施主杂质中电子的基态波函数:F(F)=Ce m*q2a=052m E.8o 对施主电子,玻尔半径比氢原子中电子的大许多,说明电子的波函数分布在更大的空间里。 对于掺入少一个电子的原子构成受主的情况是类似的。满带中的空穴可以被杂质的负离子所束缚, 这样一个束缚空穴的受主能级位于满带(用E表示满带顶能量)上面 满带中的一个电子需要吸收能量E,才可以从满带跃迁到受主能级,而在满带中留下一个自由空穴。 如图XCH00700402所示。 以上形成的施主或受主,称为类氢杂质能级,其特点为束缚能很小,对于产生电子和空穴特别有效, 施主或受主的能级非常接近导带或价带,被称为浅能级杂质。 3.深能级杂质 些掺杂半导体中的杂质或缺陷在带隙中引入的能级较深,被称为深能级杂质。掺金的硅半导体材 料中,金在导带以下E=0.54e处有一个受主能级,在价带以上E=0.35e处有一个施主能 级。如图XCH007005所示 深能级杂质的多重能级与荷电状态 一般情况下深能级杂质大多为多重能级。在Si中掺杂的Au原子为两重能级。多重能级反映了杂质 E E E_-0.54eV E+ +0.35eV E q XCH007005 XCH0700501 REVISED TIME: 0S-5-2 CREATED BY XCH固体物理学_黄昆_第七章 半导体电子论_20050406 将 2 2 2 0 ( ) ( ) ( ) 2 * 4 d r q F r E F r m r πε ε − ∇ − = = K K 与 ) ( ) ( ) 2 4 ( 0 2 2 2 r E r r q m = K K ψ ψ πε − ∇ − = 对比 氢原子中电子的基态波函数： 0 ( ) a r i r Ce− = K ψ —— C 是归一化常数， nm mq a 0.052 4 2 2 0 0 = = πε = 施主杂质中电子的基态波函数： a r F r C e − ( ) = ' K —— 2 0 2 0 4 0.052 * r a a m q π ε ε = >> = = nm —— 对施主电子，玻尔半径比氢原子中电子的大许多，说明电子的波函数分布在更大的空间里。 对于掺入少一个电子的原子构成受主的情况是类似的。满带中的空穴可以被杂质的负离子所束缚， 这样一个束缚空穴的受主能级位于满带（用 E+ 表示满带顶能量）上面。 满带中的一个电子需要吸收能量 ，才可以从满带跃迁到受主能级，而在满带中留下一个自由空穴。 如图 XCH007_004_02 所示。 Ei 以上形成的施主或受主，称为类氢杂质能级，其特点为束缚能很小，对于产生电子和空穴特别有效， 施主或受主的能级非常接近导带或价带，被称为浅能级杂质。 3. 深能级杂质 一些掺杂半导体中的杂质或缺陷在带隙中引入的能级较深，被称为深能级杂质。掺金的硅半导体材 料中，金在导带以下 E− = 0.54 eV 处有一个受主能级，在价带以上 E+ = 0.35 eV 处有一个施主能 级。如图 XCH007_005 所示。 深能级杂质的多重能级与荷电状态 一般情况下深能级杂质大多为多重能级。在 Si 中掺杂的 Au 原子为两重能级。多重能级反映了杂质 REVISED TIME: 05-5-23 - 5 - CREATED BY XCH