Заключение

В данной работе было проведено исследование полупроводникового материала InP рассмотрены его свойства, получение и практическое применение; выбраны легирующие примеси заданных концентраций. В качестве легирующих примесей были выбраны цинк и кремний, поскольку рассматривался прибор (гетеролазер на основе InGaAsP/InP), в котором InP легирован. Проведён расчёт температурной зависимости положения уровня Ферми и концентрации носителей заряда в собственном и легированном полупроводнике; рассмотрена температурная зависимость ширины запрещённой зоны и построены энергетические диаграммы в зависимости от температуры.

InP – прямозонный полупроводник, ширина запрещённой зоны непостоянная, при увеличении температуры от 0 К до 300 К её значение изменяется от 1,421 эВ до 1,344 эВ. Эффективная плотность состояний в валентной зоне превышает эффективную плотность состояний в зоне проводимости, что объясняется различием в значении эффективных масс для этих зон. С повышением температуры увеличивается плотность состояния в обеих зонах – увеличивается концентрация электронов и дырок в невырожденном полупроводнике.

Положение уровня Ферми в собственном полупроводнике является функцией от температуры. Показано, что с повышением температуры уровень Ферми движется к зоне проводимости.

Был проведён анализ температурных зависимостей для легированного полупроводника. Уравнение электронейтральности в данном случае включало концентрации ионизированных примесей, а решение получено путем математических преобразований уравнения электронейтральности. Уровень Ферми при Т = 0 К начинается с донорного уровня, при повышении наблюдается рост положения уровня Ферми – приближение к дну зоны проводимости. На этом участке концентрация носителей заряда определяется примесями, увеличение значения уровня Ферми связано с ионизацией примесей, небольшие температуры объясняются малой энергией ионизации. После этого, когда примеси полностью ионизованы и примесные уровни истощены, наступает ионизация собственных атомов полупроводника, растёт концентрация основных носителей заряда за счёт их термической генерации, уровень Ферми растёт, приближаясь к дну зоны проводимости.

Температурная зависимость ширины запрещённой зоны определена по формуле Варшни. С ростом температуры ширина запрещённой зоны уменьшается – сближаются зона проводимости и валентная зоны.