Эффективная масса - дырка
Cтраница 4
Глубокие уровни не выделены с точки зрения оптического поглощения относительно какой-либо из разрешенных зон, и по своему характеру переходы валентная зона - глубокий уровень и глубокий уровень - зона проводимости принципиально не различаются. Очевидно, для описания мелких акцепторных состояний в водоро-доподобное уравнение Шредингера нужно подставлять эффективную массу дырок в валентной зоне. [46]
Согласно (2.51), ток частично заполненной зоны может быть представлен как ток положительно заряженных частиц-дырок. Заряд дырки положителен и равен по величине заряду электрона. Понятие дырок применимо при рассмотрении всех физических процессов в полупроводниках. Эффективная масса дырки т равна эффективной массе электрона (2.49), взятой с обратным знаком. [47]
Вычисление энергии связи дырки снова приводит к задаче о водородоподобном атоме, только теперь вокруг отрицательно заряженного ядра движется положительно заряженная дырка. Роль ядра играет примесный атом вместе с захваченным дополнительным электроном. Этот дополнительный электрон превращается в жгут, образующий связь между атомами, и потому область его движения не превышает межатомного расстояния. В то же время дырка связана с примесным атомом гораздо слабее. Нужно только принимать во внимание, что эффективная масса дырки, которую следует использовать в этом случае, вообще говоря, отличается от эффективной массы электрона. Как правило, она также значительно меньше, чем масса свободного электрона, так что дырочный водородоподобный атом тоже имеет размеры порядка десятков ангстрем, а энергию связи порядка нескольких сотых электрон-вольта. [48]
 |
Поверхности постоянной энергии для зон J 3 / 2 ( / s в полупроводниках типа алмаза и цинковой обманки. [49] |
В результате эффективные массы этих зон отрицательны. Во многих случаях приходится рассматривать свойства полупроводника, в заполненной валентной зоне которого не хватает нескольких электронов. Если недостающий в валентной зоне электрон имеет энергию Е ( предполагается, что Е 0 у вершины валентной зоны), то энергия соответствующей дырки равна - Ей положительна. При таком определении эффективная масса дырки в валентной зоне противоположна массе недостающего электрона и также положительна. Поскольку валентная зона, обозначенная, обладает меньшей дисперсией и, следовательно, большей массой, ее обычно называют зоной тяжелых дырок а зона, обозначенная Е -, называется зоной легких дырок. [50]
Первая величина значительно больше постоянной решетки, а вторая значительно меньше частот обращения внутриатомных электронов. С точки зрения заполненной валентной зоны недостаток электрона следует рассматривать как дырку. Таким образом, в случае трехвалентной примеси можно снова говорить о водородоподобном атоме, в котором роль электрона играет положительная дырка, притягиваемая кулоновским потенциалом к центральному ( отрицательному) иону. Ионизация такой системы заключается в переходе дырки в нормальную зону, что эквивалентно переходу электрона на локализованный уровень. Энергия акцепторного уровня ( то есть высота его над потолком нормальной зоны) может быть вычислена по формуле (125.01), если учесть, что эффективная масса дырки отличается от эффективной массы электрона. Для кремния при е 13 и т т получается еА 0 08 эв, что совпадает с экспериментальным значением. [51]
Страницы: 1 2 3 4