半导体中自由电子与空穴的能级是否一致?不一致的话,他们能否复合?

半导体中自由电子与空穴的能级是否一致?不一致的话,他们能否复合?,第1张

首先,电子在半导体中的能级是准连续的,可以近似认为是一簇一簇距离非常近的能级构成--这每一簇能级就是能带,能带和能带之间是有相对较大的能量差的,之间这段距离称为能隙(禁带)。而电子在金属中的能带结构简单,可以认为是一个能级(但和真空中电子能级有差距,后面会讲)

如果你问金属中的电子能否与半导体中的空穴复合,这就涉及到MS接触,就是金属和半岛体接触;(PN结原理不知你知不知道,那是半导体与半导体之间的接触,这里是金属和半导体接触)。

简单来讲,金属内的电子所含有的能量(所处能级记为Ef--就是费米能级,即大多数电子所处的能级)小于金属表面(近似于真空的电子能级E0),我们称电子从金属内部逸出到表面所需要的能量为功函数Wm=E0-Efm(m代表金属)

半导体的能带结构,如果你有所了解的话,会知道在电子(空穴)所处能级是费米能级Ef,导带底能级为Ec,价带顶为Ev;这个不明白也没关系,你就想像费米能级夹在他们两个能级之间,这是大多数电子所处的能级。记半导体电子逸出到表面所需的能量Ws=E0-Efs(s代表半导体)

当接触时(忽略M,S间的间隙),{注意:不同类型的半导体能带结构不同,所以引起的效果也不同},以n型半导体和金属接触为例(假设Wm>Ws),接触后电子系统统一,即两部分费米能级持平;(不清楚可以自己画画关系,要不就接本半导体物理看看)又由于Wm>Ws,所以Efs>Efm,即电子易从半导体流向金属,使半导体表面带正电(因为原来是中性的,现在带负电的电子走了一部分),金属表面带负电。

如果像你所说到的问题中,带有空穴的半导体(空穴为多子)--P型半导体,和金属接触时(先假设Wm<Ws),你将会发现半导体价带顶和导带底在接触处向下弯曲,构成阻挡层,即空穴易从半导体进入金属,而电子不容易从金属进入半导体,这样的话电子和空穴只能在金属中复合。而如果是Wm>Ws的话,情形相反,半导体价带顶和导带底在接触处向上弯曲,形成反阻挡层,即电子易从金属进入半导体,而空穴不容易从半导体进入金属,这样电子和空穴会在半导体表面进行复合。

至于Wm和Ws的关系如何,这和不同金属元素和半导体掺杂有关。

但应注意的是,如果半岛体表面态密度很大,它可以屏蔽金属接触的影响,即半导体和金属接触时的势垒高度和金属功函数Wm几乎无关,而仅由半导体的表面性质所决定。这个你要想深入了解就自己看书吧。

至于补充问题,当电子在不同能带上迁移时,必须有足够的能量让他跨越禁带的势垒。即使在不同能级间跃迁时也要提供或释放能量。

在半导体器件实现上,一般这些能量都是由外电压提供。

这个和电子能带之间的能量差异有关

假如某种原子两个电子轨道的能量差刚好是E而这个光谱的能量hV正好和E相等那么这个光谱就能被该原子吸收

电子吸收光谱hV的能量后就脱离原子核的束缚跑到其他的轨道上.

LG:logic

DR: dram

FL: flash

MD: microdisplay

CIS: cmos image sensor

NROM: flash项目的一个代号

EE: EEPROM

HV: high voltage

SOC: system on chip

你是中心的吧?


欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出

原文地址: https://outofmemory.cn/dianzi/9163741.html

(0)
打赏 微信扫一扫 微信扫一扫 支付宝扫一扫 支付宝扫一扫
上一篇 2023-04-25
下一篇 2023-04-25

发表评论

登录后才能评论

评论列表(0条)

保存