为什么半导体中的“正离子填隙”这一缺陷会起到与施主杂质一样提供电子的作用?

首先澄清一个容易混淆的概念，在半导体物理中的“电子”一般理解为“电子载流子”，即位于导带上的电子。所以这里的”正离子填隙“不是提供了电子，而是提供了位于导带的电子。

两个角度去理解：

设问题中的半导体为本征半导体。首先考虑电中性条件，设正离子填隙密度为N，电子载流子密度为n，空穴载流子密度为p。有p+N=n再考虑热平衡条件，np==ni^2联立即可解得n>ni, 即掺杂后电子密度大于原电子密度。注意这里电中性条件适用范围是整个半导体，热平衡条件成立等价于Fermi-Dirac分布适用。

物理直观上，正离子填隙提供了正电中心。这些正电中心破坏了周围价电子形成的共价键（这里假设讨论的半导体是硅），使得他们更容易被激发到导带变成电子载流子，起到了施主杂质的作用。

改变半导体局部导电性的重要方法主要有以下几种：

掺杂：在半导体材料中掺入不同的杂质原子，可以改变材料的导电性质。掺入五价元素（如磷、砷等）可以形成N型半导体，掺入三价元素（如硼、铝等）可以形成P型半导体。

离子注入：通过离子注入技术，在半导体表面形成高能离子轰击区域，使局部区域的导电性质发生改变。离子注入通常用于制作集成电路器件的精细控制区域。

光刻技术：利用光刻技术在半导体表面覆盖一层光刻胶，并在胶面上利用投影机将芯片上的图形投影到光刻胶上，最后在芯片表面暴露出光刻胶中未被覆盖的部分。通过这种方式，可以在芯片表面形成精细的图形结构，进而改变半导体的局部导电性。

聚焦离子束（FIB）技术：FIB技术利用高能离子束在半导体表面进行刻蚀和刻划，可以制作出微米级别的半导体器件结构。通过这种方法可以在半导体表面形成局部结构，进而改变局部区域的导电性质。

这些方法通常用于半导体器件的制造和修饰，可以在半导体表面形成精细的结构和控制区域，对于半导体器件的性能和功能的提升非常重要。

热缺陷是由于晶体中的原子(或离子)的热运动而造成的缺陷,从几何图形上看是一种点缺陷,热缺陷的数量与温度有关，温度愈高，造成缺陷的机会愈多。晶体中热缺陷有2种形态，一是肖脱基(Schotty)缺陷，2是弗仑克尔(Frenkel)缺陷。

1)肖脱基缺陷

由于热运动，晶体中阳离子及阴离子脱离平衡位置，跑到晶体表面或晶界位置上，构成一层新的界面，而产生阳离子空位及阴离子空位，不过，这些阳离子空位与阴离子空位是符合晶体化学计量比的。如：MgO晶体中，形成Mg2+和O2-空位数相等。而在TiO2中，每形成一个Ti4+离子空位，就形成两个O2-离子空位。肖脱基缺陷实际产生过程是：由于靠近表面层的离子热运动到新的晶面后产生空位，然后，内部邻近的离子再进入这个空位，这样逐步进行而造成缺陷。

2）弗仑克尔缺陷

弗仑克尔缺陷形成过程为：一种离子脱离平衡位置挤入晶体的间隙位置中去，形成所谓间隙（或称填隙）离子，而原来位置形成了阳离子或阴离子空位。这种缺陷的特点是间隙离子和空位是成对出现的。弗仑克尔缺陷除与温度有关外，与晶体本身结构也有很大关系，若晶体中间隙位置较大，则易形成弗仑克尔缺陷。如AgBr比NaCl易形成这种缺陷。

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