Определение степени компенсации примесей в полупроводнике

Страницы работы

Содержание работы

Исходные данные:

T, K

n, см-3

T, K

n, см-3

5,4

8,3E8

40

4,5E15

5,71

2,9E9

66,7

7,8E15

6,06

1E10

200

9,8E15

6,45

3,3E10

278

9,9E15

6,9

1,15E11

312

9,9E15

7,4

4,1E11

385

9,9E15

8

1,4E12

454

1,3E16

8,7

5,5E12

500

2,1E16

9,52

1,15E13

555

4E16

10,5

2,4E13

714

3,4E17

11,8

5,1E13

833

1,1E18

13,3

1,1E14

1000

3,2E18

15,4

2,2E14

1428

2E19

18,2

5E14

1666

3,5E19

22,2

1,05E15

40

4,5E15

gd = 2; me* = 0,2∙m0; mp* = 0,8∙m0

Определить: Eg0, Ed, Nd, N­a, K = Na/Nd, α.


Рис.1. Температурная зависимость концентрации электронов

Рассмотрим область примесной проводимости:

Чтобы определить степень компенсации примесей в полупроводнике, сначала спрямим экспериментальную кривую на участке I согласно случаю слабоскомпенсированного полупроводника [1, стр.72]:

.

        Результат изображен на рис.2. Аппроксимируя участок в интервале высоких температур, получаем следующее уравнение прямой:

.

        Найдем величину из значения ординаты при  = 0 К:

= 1,04∙1016 см-3.

Сравнив найденную величину с величиной , определенной из области истощения примеси (участок II) ‑ 9,9∙1016 см-3, приходим к выводу, что данный полупроводник является слабокомпенсированным и, что Na << Nd, а K = Na/Nd << 1.

Рис.2. Температурная зависимость концентрации электронов на участке I в координатах ln(n/T3/4) от 1/Т.

        По наклону полученной аппроксимационной прямой можно найти энергию ионизации примеси:

Ed = 11 мэВ.

Рассмотрим область собственной проводимости:

        Спрямим экспериментальную кривую на участке собственной проводимости согласно [1, стр.60]:

.

Результат изображен на рис.3. Аппроксимируя, получаем следующее уравнение прямой:

.

Рис.3. Температурная зависимость концентрации электронов на участке собственной проводимости в координатах ln(n/T3/2) от 1/Т.

        Найдем коэффициент изменения ширины запрещенной зоны α из значения ординаты при  = 0 К:

Так как α < 0, следовательно в рассматриваемом полупроводнике ширина запрещенной зоны увеличивается с ростом температуры.

        По наклону полученной аппроксимационной прямой можно найти величину Eg0:

Eg0 = 0,676 эВ.

        Найденная величина Eg0 отличается от ширины запрещенной зоны при Т = 0 К. Eg0 характеризует изменение ширины запрещенной зоны только на линейном участке.

Литература:

1.  Е. Владимирская, В. Гасумянц, В. Сидоров, учебное пособие “Физика твердого тела: равновесная статистика носителей заряда в полупроводниках”, СПб.: Изд–во СПбГПУ, 2010, 100 с.

2.  Конспект лекций.

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Расчетно-графические работы
Размер файла:
128 Kb
Скачали:
0