3 Легирование п\п.
В процессе легирования п\п в широких пределах можно изменять тип и концентрацию основных носителей заряда их подвижность ,время жизни неосновных носителей, и др. физ св-ва. Главная задача легирования –создание в п\п(ой) пластине р-n перехода заданного профиля с соответствующими электро-физ. характеристиками. Аспекты легирования:1.Необходимо знать собственные св-ва п\п(а). Т=300К ni(Si)=1010см-3 ni(Ge)=1017см-3 ni(GaAs)=106см-3 Т.о изменяя концентрацию электронных примесей можно варьировать количественный и качественный состав носителей заряда в широких пределах вплоть до ni(GaAs)=1014см-3 Легирующие добавки не только изменяют тип и концентрацию основных носителей, но и влияют на др. св-ва п\п(а)(подвижность носителей) Vд=µЕ- подвижность µ[см2В-1с-1]. Для ковалентных п\п существует 2 основных механизма рассеяния носителей заряда, определяющие температурную зависимость их подвижности. В области низких температур это рассеяние на ионизированных примесях µi~(m*)-1/2N-1T3/2 ; N-к4онцентрация ионизированных примесей. В области высоких температур это рассеяние на колебания решетки
µe~(m*)-5/2N-1T-3/2. Результирующая подвижность носителей заряда µд=(1/µI + 1/µe)-1
Т
.о
при нормальных условиях, когда большинство
примесных атомов ионизировано дрейфовая
подвижность будет уменьшаться при
увеличении Т.
3.Легирование явл. Эффективным способом уменьшения времени жизни не основных носителей заряда, что ведет к увеличению быстродействия приборов. Пример: легирование Si Au(ом)
τ=2*10-7с уменьшается с введением Au до τ=2*10-10 с. 4. Легирование п\п(ов) не менее важно для надежной работы п\п(ых) устройств и изменению их физ.-мех. характеристик.
5. Легирующие атомы в п\п(ах) м.б использованы как центры геттерирования(захвата) собственных и примесных точечных дефектов.
Уровни легирования: малые, средние, большие. Малый уровень-уровень легирования, при котором практически нет взаимодействия между примесными атомами, а газ носителя подчиняется статистике Б. Соотв-ий п\п наз слаболегированным. Повышение степени легирования ведет к сокращению расстояния между примесными атомами, это ведет к возникновению взаимодействия между ними. Локальные энергетические уровни расплываются, образуя примесную зон. Процесс сопровождается уменьшением энергии ионизации примесных атомов. Такой уровень легирования наз. средним. Увеличение концентрации примеси ведет к исчезновению энергии ионизации т.е слиянию примесной зоны с ЗП(в случае донорной примеси) или к слиянию с валентной зоной(акц. примесь) .
В результате образуется единая РЗ. Это большой уровень легирования, а кристалл явл. Сильнолегированным п\п(ом) или вырожденным т.к. газ частиц подчиняется статистике Ф-Д и наз. вырожденным.