Festkoerper

WS 2012/13, HHU Duesseldorf, Prof. Dr. Mathias Getzlaff
Vorlesung: Festkoerperphysik, inoffizielle Mitschrift
by: Christian Krause, Matr. 1956616 6 HALBLEITER
• n für intrinsische HL zu gering für viele Anwendungen
• Erhöhung um viele Größenordnungen durch Einbringen von Fremdatomen
• auch reinste HL enthalten Verunreinigungen
Typische Donatoren für Si, Ge (IV Hauptgruppe):
Elemente der V-Hauptgruppe wie P und As
• 4 Elektronen für kovalente Bindung
• 1 Elektron: nach Anregung mit Ed freies Elektron
Für Si: Ed ≈ 50 meV
Mit Donatorzustand ED : Ed = EC − ED
Da Ed ≈ kBT bei Raumtemperatur: leichte thermische Ionisierung des Donatorzustandes
Bohrscher Radius des Donatorzustandes in Si: ≈ 10aSi
Typische Akzeptoren für Si, Ge:
Elemente der III HG wie B, Al, Ga
• 3 Elektronen für kovalente Bindung
• 1 Elektron: zusätzlich nötig aus der Umgebung = Loch in Umgebung des Akzeptoratoms (nach
Anregung mit Ea)
Es gilt ED ≈ Ea
Bsp für Si-Dotierung mit: EP hosphor = 45 meV, EBor = 45 meV, EArsen = 54 meV, EAlu = 72 meV
Ladungsträgerdichte
Elektron in Leitungsband stammt aus:
• Valenzband
• Donatorniveau
Loch im Valenzband analog:
• Elektron im Leitungsband
• Akzeptorniveau
Dichte der Donatoren und Akzeptoren:
ND = N 0 D + N +
D
NA = N 0 A
neutral
+ N −
A
Ionisiert
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