Акцепторная примесь

Акце́пторная при́месь (от англ. acceptor) — примесь в полупроводнике, ионизация которой сопровождается захватом электронов из валентной зоны или с донорной примеси.

Физическая природа

Считается, что в идеальной модели полупроводника он состоит только из атомов, входящих в его химическую формулу и расположенных таким образом, что собственные (внутренние) дефекты отсутствуют (нет дефектов по Френкелю и дефектов по Шоттки, дислокаций и др.). Наиболее близкими к такой модели являются собственные полупроводники. В них концентрации электронов и дырок равны друг другу.

В природе таких веществ не бывает, и в реальных полупроводниках всегда присутствует определённая концентрация примесей, определяющая чистоту каждого конкретного образца полупроводника. В особо чистых кристаллах кремния и германия концентрация примесных атомов не превышает Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle 10^{12} - 10^{13}} см⁻¹, но достижение такой степени чистоты материала и его хранение требуют значительных усилий.

В отличие от собственных дефектов считается, что донорные и акцепторные примеси образуются атомами веществ, отличных от химического состава полупроводника-матрицы. В этом случае важную роль играют валентности вещества-матрицы и примеси. Если валентность примеси меньше валентности полупроводника-матрицы, то в системе полупроводник-примесь образуется дополнительная дырка, и такую примесь называют акцепторной. В физике полупроводников носителей заряда, концентрация которых выше, принято называть основными, ниже — неосновными. Если концентрация примеси такова, что электрическая проводимость системы полупроводник — примесь обеспечивается в основном дырками, говорят, что это проводимость Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle p} -типа. В такой системе концентрация электронов меньше концентрации дырок. В противоположном случае говорят о донорной примеси, основными носителями заряда являются электроны, а электрическую проводимость называют проводимостью Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle n} -типа.

Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle \mathrm{N}\!\!\mathrm{B}!} Следует помнить, что одно и то же вещество-примесь в разных полупроводниках-матрицах может быть как донорной, так и акцепторной примесью.

Файл:P-Ge.jpg

Акцепторная примесь в Ge, легированном In

Рассмотрим модельную систему, в которой полупроводником-матрицей будет элементарный полупроводник — германий (Ge). Его валентность равна 4, следовательно, акцепторной примесью для кремния будет вещество с валентностью ниже 4, например, вещества III группы таблицы Менделеева — бор (B, валентность 5), алюминий (Al), галлий (Ga) или индий (In). В этом случае атом бора (алюминия, галлия или индия), заняв место в узле кристаллической решётки германия, образует 3 ковалентные связи с германием и захватывает один электрон (другими словами, появляется дырка в валентной зоне). Если примесных атомов индия достаточно много, концентрация дырок может обеспечить проводимость Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle p} -типа.

На рисунке схематически показана схема образования двух дырок в германии двумя примесными атомами индия. Германий с высокой концентрацией акцепторной примеси часто обозначают Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle p} -Ge.

В многокомпонентных полупроводниках в качестве донорной примеси могут выступать атомы электроположительных элементов (Сu, Zn, Cd, Hg и др.), избыточные по отношению к составу, описываемому стехиометрической формулой полупроводника-матрицы.

См. также

• Полупроводники
• Примесная проводимость
• Полупроводниковые материалы

Литература

• Бонч-Бруевич В. Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников. — М. : Наука, 1990.
• Стильбанс Л. С. Физика полупроводников. — М. : Советское радио, 1967.
• Шалимова К. В. Физика полупроводников. — СПб. : «Лань», 2010.
• Ансельм А. И. Введение в теорию полупроводников : учебное пособие для вузов. — 3-е изд., стер. — СПб. : Лань, 2008.

Ссылки

• Донорная и акцепторная примесь
• Донорные и акцепторные примеси в полупроводниках

Классификация полупроводников ↑
По агрегатному состоянию	Кристаллические полупроводники Аморфные полупроводники Жидкие полупроводники
По типу вещества	Неорганические полупроводники Органические полупроводники
По типу проводимости	Собственные Примесные Вырожденные Невырожденные Компенсированные n-типа p-типа Ионные
По группам	Элементарные полупроводники: Si, Ge, C, Se, Te, ... Двухкомпонентные полупроводники: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{I}B^{VII} \qquad A^{II}B^{IV} \qquad A^{II}B^{V} \qquad A^{II}B^{VI} \qquad A^{III}B^{V} \qquad A^{IV}B^{VI} \qquad A^{V}B^{VI}} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{I}B^{VII}} CuCl, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{IV}} SiC, SiGe, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{V}} CdSb, CdAs2, CdP2, ZnP2, ZnSb, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{II}B^{VI}} ZnS, ZnSe, ZnTe, CdS, CdTe, HgSe, HgTe, HgS, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{III}B^{V}} GaAs, GaN, GaP, GaSb, InN, InAs, InP, InSb, AlSb, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{IV}B^{VI}} PbS, PbSe, PbTe, SnTe, SnS, SnSe, GeS, GeSe, ... Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle A^{V}B^{VI}} BiTe3, ...
По компонентному составу	Трёхкомпонентные: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle Al_{x}Ga_{1-x}As, InGaAs, InxGa_{1-x}As, InGaP, AlInAs, AlInSb,} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle GaAsN, GaAsP, AlGaN, AlGaP, InGaN, InAsSb, InGaSb,} Четырёхкомпонентные: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle AlGaInP, InAlGaP, InGaAlP, AlInGaP, AlGaAsP,} Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle InGaAsP, AlInAsP, AlGaAsN, InGaAsN, InAlAsN, GaAsSbN,} Пятикомпонентные: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle GaInNAsSb, GaInAsSbP, ...} Твёрдые растворы: Невозможно разобрать выражение (SVG с запасным PNG (MathML можно включить с помощью плагина для браузера): Недопустимый ответ («Math extension cannot connect to Restbase.») от сервера «https://wikimedia.org/api/rest_v1/»:): {\displaystyle (CdTe)_{x}(HgTe)_{1-x}, \, (HgTe)_{x}(HgSe)_{1-x}, \, (PbTe)_{x}(SnTe)_{1-x}, \, (PbSe)_{x}(SnSe)_{1-x}}
По физическим свойствам	Пьезополупроводники Магнитные полупроводники
Теория	Зонная теория Подвижность носителей Дырки Электроны проводимости Эффективная масса Квазиуровень Ферми Доноры Акцепторы Квантовая яма Закон дисперсии Плотность состояний Статистика Ферми — Дирака
Эффекты в полупроводниках	Эффект Ганна Эффект Дрессельхауза Эффект Зенера Эффект поля Эффект Рашбы Эффект Рашбы — Эдельштейна Эффект Франца — Келдыша Эффект Холла Квантовый эффект Холла Эффект Нернста — Эттингсгаузена

Одним из источников, использованных при создании данной статьи, является статья из википроекта «Рувики» («ruwiki.ru») под названием «Акцепторная примесь», расположенная по адресу: — https://ru.ruwiki.ru/wiki/Акцепторная_примесь Материал указанной статьи полностью или частично использован в Циклопедии по лицензии CC-BY-SA 4.0 и более поздних версий. Всем участникам Рувики предлагается прочитать материал «Почему Циклопедия?».