在半导体物理中电子的迁移率与哪些因素有关

在半导体物理中电子的迁移率与哪些因素有关？迁移率和单位载流子的电荷量、载流子的平均自由时间和载流子有效质量有关。迁移率=电荷量乘自由时间×有效质量。平均自由时间是指载流子受晶格两次散射中间的时间,即外电场下自由加速的时间。迁移率是单位电场强度下所产生的载流子平均漂移速度。迁移率代表了载流子导电能力的大小，它和载流子（电子或空穴）浓度决定了半导体的电导率。迁移率与载流子的有效质量和散射概率成反比。载流子的有效质量与材料有关，不同的半导体中电子有不同的有效质量。如硅中电子的有效质量为0.5m0（m0是自由电子质量），砷化镓中电子的有效质量为0.07m0。空穴分重空穴和轻空穴，它们具有与电子不同的有效质量。半导体中载流子在低温下主要受到缺陷和杂质的散射，高温下主要受到由原子晶格振动产生的声子的散射。散射越强，迁移率越低。

迁移率是指载流子（电子和空穴）在单位电场作用下的平均漂移速度，即载流子在电场作用下运动速度的快慢的量度，运动得越快，迁移率越大；运动得慢，迁移率小。同一种半导体材料中，载流子类型不同，迁移率不同，一般是电子的迁移率高于空穴。

载流子浓度一起决定半导体材料的电导率（电阻率的倒数）的大小。迁移率越大，电阻率越小，通过相同电流时，功耗越小，电流承载能力越大。

载流子在其热运动的过程中，不断地与晶格、杂质、缺陷等发生碰撞，无规则的改变其运动方向，即发生了散射。

此外，多晶硅的缺陷密度决定载流子发生散射的程度。

载流子散射实际上就是载流子的动量发生改变（大小或者方向）的一种现象。在简单情

况下，在自由加速运动过程中所获得的动量，经过一次散射以后就完全丧失了；若相继两次

散射之间的自由运动平均时间为t，则散射一次以后、有效质量为m*的载流子从电场E 所

获得的动量为qEt=m*vd，从而迁移率与平均自由时间和有效质量的关系为

m = vd/E = qt/m*

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