Структурные дефекты и примеси в полупроводниках, страница 11

2. При образовании твердых растворов замещения донорный или акцепторный характер примесного центра определяется различием валентности примесного атома и атомов основного вещества. Для полупроводников с ковалентным характером связи примесные атомы с валентностью на единицу большей валентности атомов основного вещества являются донорами, с меньшей валентностью— акцепторами.

В случае полупроводников с ионным характером связи указанное выше правило остается справедливым для катионов, в то время как для анионов имеет место обратная зависимость: атомы с большей валентностью являются акцепторами, а с меньшей валентностью — донорами.

З. IIримесные атомы, валентность которых отличается от валентности атомов  основного вещества больше чем на единицу, как правило образуют в полупроводниках с ковалентным характером       связи глубоколежащие уровни, являющиеся центрами захвата или центрами рекомбинации.

Локальные деформации  кристаллической решетки, возникающие при введении в решетку примесей, приводят также к  уменьшению    энергии дефектообразования — тем большему, чем больше       отличаются размеры примесной частицы от частиц основного вещества. Так, Фридель [15] показал,  что          энергия дефектообразования вблизи примесного центра уменьшается.

Уменьшение энергии дефектообразования может привести к увеличенной концентрации тепловых дефектов и изменению физических (электрических и др.) свойств кристаллов.

§ 7. Энергетические уровни примесей

Влияние примесей на электрические свойства полупроводников связано прежде всего с теми дополнительными энергетическими уровнями, которые вносятся примесными атомами в энергетический спектр электронов полу проводника. Наличие этих уровней и заполнение их электронами сказывается не только на электрических свойствах полупроводников, но существенно также и для процессов диффузии примесей в полупроводниках. В связи с этим целесообразно кратко рассмотреть квантовомеханическую модель примесного полупроводника и распределение электронов по его квантовым состояниям.

Теоретической основой современной физики полупроводников является квантовая теория движения электрона в периодическом поле кристалла. В соответствии с этой теорией возможные энергетические состояния электронов в кристаллах определяются из решения уравнения Шредингера для системы взаимосвязанных частиц. Для стационарного состояния это уравнение может быть написано в самом общем случае в виде