Особенности процессов рассеивания электронов в полупроводниках

Лекция 19

Особенности процессов рассеивания электронов в полупроводниках

Рассматриваем случай собственного полупроводника. У нас есть электроны с эффективной массой и дырки. Когда у нас возник процесс ионизации, то электроны и дырки двигаются к соответствующей зоне проводимости. Но если мы рассматриваем металлы, то имеем рассеивание электрон-электрон, дырочное рассеивание и  рассеивание дырок и электронов на фононы, то есть на колебание решетки. Теперь у нас в этих полупроводниках достаточно примесей, это примесный полупроводник. А примесный полупроводник состоит из ионизированных атомов. В полупроводниках тепловая скорость является функцией тепловой энергией. В данном случае длинна волны Де Бройля может быть разной. Квантовые явления в полупроводниках проявляются активнее.

Прямой переход – называется движение электронной зоны в валентной в зону проводимости, без изменения волнового вектора k.

Концентрация электронов в зоне проводимости, как правило, мала. Уровень Ферми лежит вблизи зоны проводимости, то есть мы рассматривает не вырожденный полупроводник, а обычный полупроводник. Иначе это будут туннельные или обращенные диоды.

Все полупроводники обладают либо двумя разными атомами в элементарной ячейке, либо когда две решетки гранецентрированные вставленные одна в другую.

Электрон – фононный процесс рассеивания

В этих процессах должны выполняться законы сохранения энергии и импульса.

Когда говорят об оптических фононная, то вводят, так называемый потенциал деформации. Если у нас есть покоящаяся решетка, идеальный случай, расстояние между, атомами постоянно a, и тогда мы на основе решения уравнения Шредингера, получаем зонную структуру. При рассмотрении колебания атомов решетки, приводит к модуляции a, и говорят, что возникает периодическое строение зонной структуры с неким периодом. Где то она становиться уже, а где то расширяется.

Это вводят с помощью потенциала деформации. Электрон меняет свою температуру не только за счет приобретение энергии, внешнего электрического воздействия, но и за счет тепловой энергии.

Рассеивания на примесях

В полупроводниках может происходить частичное экранирование.

 - зависит только от концентрации  и скорости частиц. Чем быстрее частица двигается, тем меньше она может отклоняться. На скорости можно не заметить ни каких дефектов структуры. Нарисуем график. Посмотрим, как меняется концентрация эффективная масса с температурой.

 в случае низких температур это будет в основном примесное рассеивание, а в случаях высоких – фононное.

Токи в полупроводниках

1:11:00