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复合中心
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中文名复合中心外文名Recombination centre作用机理间接复合机理主要作用促进载流子复合目 的降低少数载流子寿命
==简介==
在半导体中除了施主和受主之外,还有一类起特殊作用的杂质,叫做“复合中心”。它对半导体器件的工作性能有很大影响。
另一方面,复合中心还有产生作用。产生作用是复合作用的逆过程,即价带中的电子先激发到复合中心上,再由复合中心激发到导带,同时在价带中留下空穴。
复合中心的复合作用与产生作用,对半导体器件的某些特性有很大的影响。
金是半导体硅中的一种著名的复合中心,在开关晶体管中常要掺入金,其目的是为了加快电子与空穴的复合,以提高晶体管的开关速度。 <ref>[2[李卫 吴涓涓等合编.半导体器件概论:北京理工大学出版社,1989年12月第1版]] </ref>
==复合中心理论== 编辑 播
杂质和缺陷可以在禁带中引入局部化的能级,这些能级,特别是离导带底和价带顶较深的能级,就好象台阶一样,对电子和空穴的复合起到中间站的作用,它们可以促进电子、空穴的复合,这些能促进复合过程的杂质和缺陷称为复合中心,它们的能级称为复合中心能级。间接复合是指通过复合中心的复合。
丙:俘获空穴过程;电子由复合中心能级落入价带与空穴相复合,相当于复合中心由价带俘获空穴。
丁:发射空穴过程;价带电子被激发到空的复合中心能级上,相当于复合中心向价带发射空穴。
复合中心俘获电子或空穴时,同样也要释放多余的能量,具体过程原则上可以是辐射跃迁,无辐射跃迁或俄歇过程。 <ref>[3[王印月编.半导体物理学:兰州大学出版社,1990年12月第1版]] </ref>
==复合中心的作用机理==
通过复合中心的复合是一种 [[ 间接复合 ]] 过程,这种复合过程是决定Si、Ge等间接能带结构半导体中少数载流子寿命的基本过程。而复合中心杂质往往都是一些原子半径较小的金属元素,很容易进入半导体中去;故为了保证少数载流子具有足够长的寿命,就应该在制作器件的工艺过程中特别注意清洁度,以确保不让复合中心杂质造成污染。
半导体表面本身就是一种大缺陷,故半导体器件和集成电路在制作好之后,需要对器表面进行很好的保护处理,以减弱表面复合中心的影响,这实际上也就是所谓表面钝化技术的主要目的之一。
==与另外两类重要的杂质、缺陷中心的区别==
(1)陷阱中心:这是一种深能级的杂质或缺陷。陷阱中心的特点就是俘获一种载流子的作用特别强,而俘获另一种载流子的作用特别弱,则陷阱中心具有存储一种载流子的作用。例如 [[ 电子陷阱 ]] 就起着存储电子的作用,空穴陷阱就起着存储空穴的作用。一般,陷阱中心的能级深度要比复合中心能级的浅。
(2)浅能级中心:这是一种浅能级杂质。施主和受主杂质中心即属于此;这一类中心的能级都很浅(很靠近导带底或者价带顶),它们主要起着提供载流子的作用。
半导体中的各种杂质和缺陷中心,不仅分别起着其不同的特殊作用,而且都将起着散射中心、影响到 [[ 载流子迁移率 ]] 的作用。
==等电子复合中心==
在半导体中掺入一定量的与主原子等价的某种杂质原子,取代格点上的原子。由于杂质原子与主原子之间电性上的差别,中性杂质原子可以束缚电子或空穴而成为带电中心。带电中心吸引与被束缚载流子符号相反的 [[ 载流子 ]] ,形成一个激子束缚态。这种激子束缚态,叫做 [[ 等电子复合中心 ]] 。
例如,在磷化镓晶体中掺入一定量的五价的 [[ 氮原子 ]] ,取代格点上五价的磷原子。氮原子上束缚一个电子,成为负电中心,再吸引带正电的 [[ 空穴 ]] ,与它形成激子束缚态,变成由电子与空穴组成的激子。激子中的电子与空穴复合,引起发光。
等电子的意义是指杂质原子与被它取代的主原子等价。激子是指电子与空穴结合形成的一种中性粒子。
在半导体中引进等电子复合中心,是使像 [[ 磷化镓 ]] 这类间接跃迁型 [[ 发光材料 ]] 实现高效率发光的一种重要途径。 <ref>[4[《电子工业技术词典》编辑委员会编.电子工业技术词典 半导体:国防工业出版社,1977年02月第1版]] </ref>
==非发光复合中心==
与此相关的有趣现象是,在低温下可看到高纯GaP晶体中自由电子被氧深施主俘获的发光。光谱是电子被O施主的激发态俘获后再落到基态时的发光光谱。此能量约为光学波声子的17倍,难以发生多声子过程。此种发光随温度升高而消失。在施主浓度或受主浓度大于约1017cm-3的晶体中,此种发光不会出现,其原因是在O施主附近的施主或受主上发生的俄歇过程引起电离,从而使能量发生了转移。
晶体表面也是一种非发光中心。表面的影响可在载流子扩散方程中引入表面复合速度,S加以估算。就GaP的 面而言,在室温情况下,在生长的表面上S>4X1015cm/秒,而在经过腐蚀的面上S>2X106cm/秒。在低温情况下S值减小。 <ref>[5[(日)青木昌冶.发光二极管:人民邮电出版社,1981年10月第1版]] </ref> '''视频''' '''车铣复合加工中心''' {{#iDisplay:x0881u47wsx | 560 | 390 | qq }}
==参考文献==
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