半导体材料特性参数了解不?瞅瞅半导体杂质是个啥!

本文中，小编将对半导体材料的特性参数以及半导体杂质予以介绍，如果你想对半导体的详细情况有所认识，或者想要增进对半导体的了解程度，不妨请看以下内容哦。

一、半导体材料以及特性参数

半导体材料是一类具有半导体性能，用来制作半导体器件的电子材料。常用的重要半导体的导电机理是通过电子和空穴这两种载流子来实现的，因此相应的有N型和P型之分。半导体材料通常具有一定的禁带宽度，其电特性易受外界条件(如光照、温度等)的影响。不同导电类型的材料是通过掺入特定杂质来制备的。杂质(特别是重金属快扩散杂质和深能级杂质)对材料性能的影响尤大。

因此，半导体材料应该具有高纯度，这不仅要求用于制造半导体材料的原材料具有相对高的纯度，而且还要求超净的生产环境以最小化生产中的杂质。大多数半导体材料是晶体，并且半导体器件对材料的晶体完整性有更高的要求。另外，对材料的各种电参数的均匀性有严格的要求。

半导体材料是一类功能材料，在室温下其导电性介于绝缘材料之间。 导电是通过两种类型的载流子实现的：电子和空穴，并且室温下的电阻率通常在105到107欧姆之间。

半导体材料的特征参数包括禁带宽度、电阻率、载流子迁移率、非平衡载流子寿命和位错密度。禁带宽度由半导体的电子状态和原子构型决定，并且反映了将这种材料的原子中的价电子从结合态激发到自由态所需的能量。电阻率和载流子迁移率反映了材料的电导率。

非平衡载流子寿命反映了在外部作用(例如光或电场)下半导体材料的内部载流子从非平衡状态到平衡状态的弛豫特性。位错是晶体中最常见的缺陷类型，位错密度用于测量半导体单晶材料的晶格完整性程度。对于非晶半导体材料，此参数不可用。

二、半导体杂质

半导体中的杂质对电阻率有很大影响。 当在半导体中掺杂少量杂质时，杂质原子附近的周期性电势场受到干扰并形成额外的限制状态，这会在禁带中产生杂质能级。例如，当四价元素锗或硅晶体掺杂有五价元素磷、砷、锑和其他杂质原子时，杂质原子是晶格的分子，并且其五个价电子中的四个与周围的锗有关 (或硅)原子形成共价键，多余的电子键合在杂质原子附近，产生类似氢的能级。杂质能级位于导带底部附近的禁带上方。杂质能级上的电子容易被激发到导带成为电子载流子。可以提供电子载流子的这种杂质称为施主，相应的能级称为施主能级。 供体能级上的电子跃迁到导带所需的能量远小于从价带到导带激发所需的能量。当微量三价元素硼、铝、镓和其他杂质原子掺杂到锗或硅晶体中时，杂质原子与周围的四个锗(或硅)原子形成没有电子的共价键，因此存在空位。 空位的相应能量状态是杂质能级，通常位于价带附近的禁带以下。 价带中的电子容易被激发到杂质能级以填补该空位，从而使杂质原子变成负离子。价带中由于缺少一个电子而形成一个空穴载流子。这种能提供空穴的杂质称为受主杂质。存在受主杂质时，在价带中形成一个空穴载流子所需能量比本征半导体情形要小得多。半导体掺杂后其电阻率大大下降。加热或光照产生的热激发或光激发都会使自由载流子数增加而导致电阻率减小，半导体热敏电阻和光敏电阻就是根据此原理制成的。对掺入施主杂质的半导体，导电载流子主要是导带中的电子，属电子型导电，称N型半导体。掺入受主杂质的半导体属空穴型导电，称P型半导体。半导体在任何温度下都能产生电子-空穴对，故N型半导体中可存在少量导电空穴，P型半导体中可存在少量导电电子，它们均称为少数载流子。在半导体器件的各种效应中，少数载流子常扮演重要角色。

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