半導体物性章半導体の不純物や欠陥レベル
なぜ、不純物や欠陥のレベルはああ勉強しますか？最初にこの事は客観的な現実であるからである。現実には複雑なケースの理想から一部逸脱、彼らは静的ではありませんまず、原子があるので、格子のない厳密に周期格子点が移動しませんが、バランスの振動は、位置を発生する;第二に、不純物が存在することがバインドされ、再度、実際の格子構造が無傷でない、欠陥の様々な形態があります。周期的に配置された原子格子は、欠陥の形成を破壊されます。点欠陥、線欠陥、面欠陥。決定的な影響は、それらが、半導体材料の物理的および化学的性質を持っているため、2番目です。顕微鏡的に言えば、彼らは、電子が（レベル）を有する可能にするバンドギャップエネルギー状態で導入されます。
シリコンゲルマニウム結晶中2.1不純物レベル
ダイヤモンドの結晶構造中の位置の不純物は、例えば、単位セルは、位置を説明多くのギャップ、客観的条件があり、残りは無効であり、34％の単位セル容積内の原子によって占有されます。格子間位置に2個、一つは六角形ギャップ四面でもあります。不純物原子は、一般に二つの方法に存在する：一方はギャップ型の不純物であり、それは置換型不純物の一種です。不純物原子は、相対的に小さなギャップは、サイズで置換不純物原子を必要とし、比較的近い格子原子を必要とします。
ドナー不純物ドナー準位：Pの場合のSi、pはP +正に帯電中心と価電子の過剰を形成します。これは、価電子になる伝導電子の束縛を破ることができる少しのエネルギーを必要とします。このエネルギーは、不純物のイオン化エネルギー、不純物をイオン化されるプロセスです。正に帯電した中心を形成するために伝導型電子放出電子を生成する、ドナー不純物は、イオン化の際に放出された電子は、イオン化、次いで、非イオン化は、中性、正に荷電中心が結合した状態または中立状態と呼ばれ、ドナー、ドナー不純物であり、前記イオン化されます。
ドナー不純物レベルは、としてバンドダイアグラムでページ39に示されています。
アクセプタ不純物とドナー不純物とアクセプタ準位と同様のドナーレベル。
イオン化された浅い不純物レベルを計算することができるモデルベースの水素原子のイオン化エネルギーを用いて算出します。必ず以下0.05eVと0.1eVよりもイオン化したドナー不純物シリコンゲルマニウム
不純物の補償：同時に不純物の二種類がドープされ、ドナーとアクセプター不純物が補償効果が互いに相殺有するが、一般に不純物と呼びます。
深いレベルの不純物：非シリコンゲルマニウムで発生する不純物の三〇から五群の不純物レベルは、次の2つの特徴を有する：通常、伝導帯と価電子帯から遠い上部より、深い準位を形成します。深いレベルの不純物イオンは、何度も生成することができ、それぞれの時間は、対応するイオン化エネルギーのレベルがあり、いくつかの不純物は、ドナーレベルのスキルに導入するだけでなく、アクセプタ準位を導入します。ゴールドは、例えば、彼は1族元素、一つの電子供与体レベルの損失であるが、それは毎回あなたが電子を受け入れ、共有結合を形成すると同時に、周囲の4個のゲルマニウム原子と共有結合を形成することができますこれは、アクセプタ準位を形成することになります。時々深いレベルは、伝導帯または価電子帯へのエネルギーレベルのバンドギャップよりも大きくすることができ、それが必要な深いエネルギーで、バンドギャップ中に検出することができないおそらくプライマリ状態とドナー状態を電離放射線への暴露により、検出されませんレベルの過渡分光測定。深いレベルの不純物がキャリアの再結合中心を形成することが容易です。高速スイッチングデバイス、デバイスの速度を上げるために金の多くの場合、意図的な取り込みを製造する場合。
III-V化合物の2.2不純物レベル
シリコンゲルマニウムに加えて、III-V化合物は、重要な役割を果たしています。しかし、他の研究では、特に理解していないので、このセクションでは、GaAs不純物レベルの場合のみを説明しています。
閃亜鉛構造：また、状況類似したシリコンゲルマニウム格子を勉強する必要があります。不純物は、2つのケースである、一つは置換型不純物Aはギャップ型の不純物です。
1つの族元素と2族元素は、アクセプタ不純物の効果を示す、III-V元素は、電子トラップ準位と呼ば示し、この効果は、不純物や他の電子的効果と呼ばれる、が挙げられます。格子点上あるいは同族の原子は、従ってそれらは荷電中心トラップされたキャリアになることができ、不純物原子が共有結合半径及び電気陰性度差異なる原子番号、原子に電気的中性が、原因であるままです。センターでは、電子トラップを充電されています。大きなアスペクト共有結合半径の差を有する、結晶マトリックス原子と電気的陰性原子に組み込まれ、及び場合にのみ、等電子トラップを形成します。中心を捕獲電子キャリアが帯電し、このトラップは、クーロン相互作用が、他のキャリアとは反対の符号の中心電荷トラップは、結合した励起子が、間接バンドギャップ半導体材料によって生成される結合した機械を形成します発光デバイスは、主要な役割を果たしています。4つの要素は、どのような役割の位置を置き換える者を確認します。図6は、一般に、ドナー不純物元素です。遷移元素は、一般に、アクセプタ準位を生成します。
2.3GaNのAlN SiCの不純物レベルで
GaN：Siの窒素空孔及び不純物が農産物ドナーレベル、ゴーストマガジン0.012-0.02eV、窒素空孔0.03 0.1eV、マグネシウムおよび炭素深いドナー不純物に浅いドナー不純物であり、位置の炭素ガリウム0.11-0.14eV、マグネシウム窒素サイト0.26eV＆0.6eV。
ガリウム空孔（0.14）のため、およびMg（0.14から0.21）、亜鉛（0.21から0.34）、水銀（0.41）、CDまたはガリウムの位置は、アクセプタを果たしている場合が挙げられます。不純物などによって、信用能力にシリコン、炭素、窒素位置で、0.19eV 0.89eV
AlNとSiCは何も言いませんでした
2.4転位欠陥レベル
フレンケル欠陥：欠員と同時格子間
ショットキー欠陥：結晶内の格子間原子ずに空孔。
脱臼：影響力のある、しかし、それほどではないものの、研究脱臼。
唯一の3つのキーのローカル原子転位は、電子が生まれ、不飽和共有結合になります。トラップされた電子は負アクセプターとして、電子より中央よりも充電になることならば、彼らは正に帯電し、中心になるために不対価電子を失った場合、ドナーの役割を果たしています。
格子の周りの転位が歪んでいます。株が体積を有する場合、伝導帯の底と変化の価電子帯の上部を変形ポテンシャル定数で表すことができる、理論状態。
