导体中的掺杂物质对于半导体器件的影响
我们都知道在实际应用中很少用到纯净的半导体材料，只有少数的公司（比如威盛公司）在做特定芯片的时候才会用到纯硅材料。更多的半导体材料因为本身的原因总是或多或少的存在着不同的杂质，有时为了制造器件的需要，还人为的在半导体中掺入不同的杂质。这种掺有杂质的半导体称为杂质半导体。半导体中得杂质可以分为浅能级杂质和深能级杂质。浅能级杂质可以改变半导体的导电类型和载流子的浓度；深能级杂质可以在半导体中引入复合中心。那么，问题是在半导体中掺杂什么杂质，掺杂的杂质多少对于半导体的导电性的影响有多大？
一． 如果在硅晶体中掺入少量的V 族元素的磷原子，那么磷原子就会取代硅原子的位置，成为硅晶体中的施主杂质。也就是我们说的N 型杂质。掺有施主杂质的半导体成为N 型半导体。
在N 行半导体中，因为磷是+5 价的，外层有5个价电子，磷原子取代硅原子后，外层的4个价电子和周围的4个硅原子各提供的一个价电子 形成4个共价键后，还多出一个电子。同时在磷原子所在处也多出一个正电荷+q，这个正电荷为整点中心，即P +。产生的一个多余电子束缚在整点中心P +的周围，就如同氢原子核对其外层电子的束缚那样。但是束缚电子只需要很小的能量就可以挣脱整点中心的束缚，成为晶体中可以导电的自由电子。
二． 如果当Ⅲ族元素的原子（如硼）取代硅晶体中的硅原子的位置后，就成为硅晶体中的受主杂质，并在禁带中引入了受主能级E A 。这是因为硼是3价的，外层只有3个价电子，当硼原子与周围的4个硅原子形成共价键后还缺少一个电子。为了是硼原子周围的共价键饱和必须从周围的共价键上夺取一个电子，硼原子夺取电子的过程可以看成被受主束缚的空穴承托守住束缚的过程，它也需要吸收一定的能量。受主电力后可以向夹带提供一个空穴，同时受主能级则被电子占据。受主能级未被电子占据的时候是电中性的，被电子占据以后就成为负电中心。这就是我们常说的掺有受主杂质的半导体，即P 型半导体。
前面提到的施主能级和受主能级，他们离导带底和价带顶都很近，称他们为浅能级。但是在半导体掺杂中还有一种杂质，掺入晶体后，向禁带引入的能级距导带底货价带顶距离都很远。这种杂质为深能级杂质。
掺杂和扩散：掺入硅中的杂质原子的分布一般由两步工序决定。首先，通过例子注入、气相沉淀或在硅表面涂敷还有掺杂剂的图层而将杂质原子引入硅表面。其次，惊醒推进扩散使杂质原子在硅片中重新分布。最后的杂质分布主要由硅表面杂质的初始状态决定，而扩散的深度主要取决于推进扩散的温度和时间。 通过查询相关网站，我了解了现在杂质半导体的主要发展方向。稀土离子和半导体纳米晶（或量子点）本身都是很好的发光材料，二者的有效结合能否生出新型高效发光或激光器件一直是国内外学者关注的科学问题。与绝缘体纳米晶相比，半导体纳米晶的激子玻尔半径要大得多，因此量子限域效应对掺杂半导体纳米晶发光性能的影响变得很显著，从而有可能通过尺寸调控来设计一些具有新颖光电性能的发光材料。同时由于稀土离子和基质阳离子的离子半径差异大，电荷不匹配，三价稀土离子一般很难以替代晶格位置的形式掺入半导体（如ZnO 和TiO2）纳米晶中。目前，国内外研究结果大都只能得到稀土在半导体纳米晶表面或近表面的弱发光。如何实现稀土离子的体相掺杂是目前这类材料面临应用的瓶颈，也
是制备新材料面临的挑战。
因为本科不是在华科，而且专业也不是电子，所以对于半导体器件的了解还是从上了研究生开始，可以说在起点上比别人差很多，但是我会努力的学习，争取尽快把跟同学的差距弥补回来。
2011/9/24
导体中的掺杂物质对于半导体器件的影响
我们都知道在实际应用中很少用到纯净的半导体材料，只有少数的公司（比如威盛公司）在做特定芯片的时候才会用到纯硅材料。更多的半导体材料因为本身的原因总是或多或少的存在着不同的杂质，有时为了制造器件的需要，还人为的在半导体中掺入不同的杂质。这种掺有杂质的半导体称为杂质半导体。半导体中得杂质可以分为浅能级杂质和深能级杂质。浅能级杂质可以改变半导体的导电类型和载流子的浓度；深能级杂质可以在半导体中引入复合中心。那么，问题是在半导体中掺杂什么杂质，掺杂的杂质多少对于半导体的导电性的影响有多大？
一． 如果在硅晶体中掺入少量的V 族元素的磷原子，那么磷原子就会取代硅原子的位置，成为硅晶体中的施主杂质。也就是我们说的N 型杂质。掺有施主杂质的半导体成为N 型半导体。
在N 行半导体中，因为磷是+5 价的，外层有5个价电子，磷原子取代硅原子后，外层的4个价电子和周围的4个硅原子各提供的一个价电子 形成4个共价键后，还多出一个电子。同时在磷原子所在处也多出一个正电荷+q，这个正电荷为整点中心，即P +。产生的一个多余电子束缚在整点中心P +的周围，就如同氢原子核对其外层电子的束缚那样。但是束缚电子只需要很小的能量就可以挣脱整点中心的束缚，成为晶体中可以导电的自由电子。
二． 如果当Ⅲ族元素的原子（如硼）取代硅晶体中的硅原子的位置后，就成为硅晶体中的受主杂质，并在禁带中引入了受主能级E A 。这是因为硼是3价的，外层只有3个价电子，当硼原子与周围的4个硅原子形成共价键后还缺少一个电子。为了是硼原子周围的共价键饱和必须从周围的共价键上夺取一个电子，硼原子夺取电子的过程可以看成被受主束缚的空穴承托守住束缚的过程，它也需要吸收一定的能量。受主电力后可以向夹带提供一个空穴，同时受主能级则被电子占据。受主能级未被电子占据的时候是电中性的，被电子占据以后就成为负电中心。这就是我们常说的掺有受主杂质的半导体，即P 型半导体。
前面提到的施主能级和受主能级，他们离导带底和价带顶都很近，称他们为浅能级。但是在半导体掺杂中还有一种杂质，掺入晶体后，向禁带引入的能级距导带底货价带顶距离都很远。这种杂质为深能级杂质。
掺杂和扩散：掺入硅中的杂质原子的分布一般由两步工序决定。首先，通过例子注入、气相沉淀或在硅表面涂敷还有掺杂剂的图层而将杂质原子引入硅表面。其次，惊醒推进扩散使杂质原子在硅片中重新分布。最后的杂质分布主要由硅表面杂质的初始状态决定，而扩散的深度主要取决于推进扩散的温度和时间。 通过查询相关网站，我了解了现在杂质半导体的主要发展方向。稀土离子和半导体纳米晶（或量子点）本身都是很好的发光材料，二者的有效结合能否生出新型高效发光或激光器件一直是国内外学者关注的科学问题。与绝缘体纳米晶相比，半导体纳米晶的激子玻尔半径要大得多，因此量子限域效应对掺杂半导体纳米晶发光性能的影响变得很显著，从而有可能通过尺寸调控来设计一些具有新颖光电性能的发光材料。同时由于稀土离子和基质阳离子的离子半径差异大，电荷不匹配，三价稀土离子一般很难以替代晶格位置的形式掺入半导体（如ZnO 和TiO2）纳米晶中。目前，国内外研究结果大都只能得到稀土在半导体纳米晶表面或近表面的弱发光。如何实现稀土离子的体相掺杂是目前这类材料面临应用的瓶颈，也
是制备新材料面临的挑战。
因为本科不是在华科，而且专业也不是电子，所以对于半导体器件的了解还是从上了研究生开始，可以说在起点上比别人差很多，但是我会努力的学习，争取尽快把跟同学的差距弥补回来。
2011/9/24