介绍下半导体的掺杂问题?

不是所有的掺杂都是有效的，因为硅与磷硼的掺杂会有些失败的部分，磷硼没有缔结成四价键，而是三价，这时候还是不会导电，也不会有pn节。其实半导体掺杂是化学反应，不是简单的混合，这种技术只有欧美有。当晶体管越来越小时，普通掺杂成功率越来越低，学学原子晶体，对半导体的认识会有收获。此外，氮元素电负性太大，与硅掺杂无法形成四价，只能是三价键，不可以导电的。

1 晶体参杂如何实现：

通常制备晶体的方法都能用来实现参杂，比如制备微晶或纳米晶常用的固相法，沉淀法，溶胶凝胶法，水热法等。晶体参杂按照参杂离子在晶格中的位置分为：取代参杂和间隙参杂。并非随意一种参杂离子都可以进入母体晶格，取代参杂时参杂离子与母体晶格中被取代离子之间需要满足（1）离子半径相近（2）价态相近才能实现参杂，间隙参杂时参杂离子的半径要比较小，能进入晶格的间隙位置才能实现参杂。问题1中提到的ZrO2中掺杂Y2O3应该是用于稳定氧化锆，抑制氧化锆的晶型转变。这里为了能使Y2O3易于进入ZrO2的晶格，降低结晶温度，通常用液相法来制备，实现原料在原子级别的均匀混合，从而缩短结晶过程中原子的扩散路径，在较低温度下得到参杂的晶体。在该参杂晶体中Y占据Zr的格位（取代参杂），由于Y与Zr的价态不同而引入氧空位。

2 为什么参杂之后形成空穴而不导致晶体结构崩塌

掺杂之后能形成空穴而不导致晶体结构崩塌是由于晶格可以通过晶体承受一定的晶格畸变。但是不同的晶体能承受的晶格畸变有一定的限度，因而参杂是有一定的限度的。取代参杂时，参杂离子与被取代离子的性质（半径，电价等）越接近，取代引起的晶格畸变越小，最大参杂量越大（如一些合金，参杂离子和母体性质很相近时，可以实现无限制固溶，即使参杂浓度达到100%,晶体结构也会保持而不崩塌）。但是间隙参杂由于参杂离子半径通常大于晶格间隙，参杂会引起较大的晶格畸变，因而最大参杂量比较小，如掺C的Fe(金属材料还是大学学的，忘得差不多了，不记得叫啥了，当参杂量到一定值时，生成Fe3C,晶格结构发生改变)。而就ZrO2中掺杂Y2O3而言，能够进入ZrO2中的Y的量是有一个最大值的，也即当原料中的Y超过ZrO2所能容纳的最大值时，多出的Y无法在进入ZrO2晶格而是仍然以Y2O3的形式存在。

不掺杂的半导体为本征半导体，导电依靠受热激发的产生的激发电子和空穴。而掺杂可以在很大程度上提高半导体的导电性。

掺杂可分为N型掺杂和P型掺杂。N型掺杂会增加N(电子)导电。P型掺杂增加空穴导电。

PN结就是半导体一部分P型掺杂，一部分N型掺杂形成的。

希望对你有所帮助。

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