Залежність ширини забороненої зони в кремнії від температури
Введення
кремній напівпровідниковий електрон заборонений
В абсолютній більшості випадків пристрою сучасної електроніки виготовляються з напівпровідникових матеріалів. Напівпровідниками зазвичай називають матеріали, питомий опір яких більше, ніж у провідників (металів), але менше, ніж у ізоляторів (діелектриків). Основна маса напівпровідників, на даний момент виготовляється на кремнії. Одним з основних параметрів напівпровідника є ширина забороненої зони. У напівпровідниках забороненою зоною називають область енергій, що відокремлює повністю заповнену електронами валентну зону (при Т = 0 К) від незаповненою зони провідності. У цьому випадку шириною забороненої зони називається різниця енергій між дном (нижнім рівнем) зони провідності і стелею (верхнім рівнем) валентної зони. Характерні значення ширини забороненої зони в напівпровідниках складають 0,1-4 еВ. У кремнії цей показник становить 1,12 еВ при кімнатній температурі і 1,21 при температурі абсолютного нуля. У даній роботі буду розглядати залежність ширини забороненої зони кремнію від температури. br/>
1. Напівпровідниковий кремній
Одним з найважливіших напівпровідникових матеріалів, що використовуються в даний час, є кремній. На основі кремнію виготовляється 95% всіх видів напівпровідникових пристроїв, за допомогою яких посилюють і регулюють електричні струми і напруги, обробляють і зберігають інформацію, перетворять сонячну енергію в електричну і багато іншого. p align="justify"> Широке застосування кремнію пояснюється досить великою шириною забороненої зони, унікальними особливостями травлення, високими механічними властивостями його оксиду і практично необмеженими природними запасами останнього.
Кристалічні грати кремнію кубічна гранецентрована типу алмазу, параметра = 0,54307 нм (при високих тисках отримані й інші поліморфні модифікації кремнію), але через більшої довжини зв'язку між атомами Si-Si в порівнянні з довжиною зв'язку С-С твердість кремнію значно менше, ніж алмазу. Кремній крихкий, тільки при нагріванні вище 800 В° C він стає пластичним речовиною. Цікаво, що кремній прозорий для інфрачервоного випромінювання починаючи з довжини хвилі 1,1 мкм. Власна концентрація носіїв заряду - 5,81 Г— 1015 м? 3 (для температури 300 K).
На електрофізичні властивості кристалічного кремнію великий вплив мають містяться в нім домішки. Для отримання кристалів кремнію з доречнийпровідністю в кремній вводять атоми елементів III-ї групи, таких, як бор, алюміній, галій, індій). Для отримання кристалів кремнію з електронною провідністю в кремній вводять атоми елементів V-ї гру...
