1、试讨论用窄禁带n型半导体和宽禁带p型半导体构成的反型异质结中的能带弯曲情况,画出能带图。 答:
2、仿照第4章对pn同质结的讨论方法,完成突变pn异质结接触电势差表达式(6-5)和势垒区宽度表达式(大花石上莲6-7)的推导过程。 解:设p型和n型半导体中的杂质都是均匀分布的,其浓度分别为NA1和ND2。势垒区的正负空间电荷去的宽度分别为(x0-x1)=d1,(x2-x0)=d2。取x=x0为交界面,则两边势垒区中的电荷密度可以写成
势垒区总宽度为
势垒区的正负电荷总量相等,即
Q就是势垒区中单位面积上的空间电荷数值。因此上式可以简化为
设V(x)代表势垒区中x点得电势,则突变反型异质结交界面两边的泊松方程分别为
ε1ε2分别为p型及n型半导体的介电常数。对以上两式分别积分一次得
C1‘C2是积分常数,有边界条件决定。因势垒区外是电中性的,电场集中在势垒区内,故边界条件为
注意,在交接面处的电场并不连续,但电位移连续[即]。由边界条件定出
将C1C2带入上式中得
对以上两个公式积分得
在热平衡条件下,异质结的接触电势差VD为
而VD在交界面p型半导体一侧的电势降为
而VD在交界面n型半导体一侧的电势降为
在交接面处,电势连续变化,即,故
令V1(x1)=0,则VD=V2铅球场地(x2),并带入上面的公式可得
因此,降D1,D2分别带入得
由,即得接触电势差V毛发湿度计D为
而
,
进一步化简可知
;
将上述两式带入VD公式得
进一步可以求得势垒区宽度XD为
3、仿照第4章对pn同质结的讨论方法,完成突变pn异质结微分势垒比电容表达式(6-8)的推导过程。
解:势垒区总宽度为
(1)
势垒区的正负电荷总量相等,即
(2)
由(1),(2)式可得
(3)
势垒区宽度XD为
(4)
将(4)带入(3)式可得
供水控制器 (5)
由微分电容定义C=dQ/dV,即可求得单位面积势垒电容和外加电压的关系为
4、已知纤锌矿结构GaN和AlN的电子亲和能分别为4.1eV和0.6eV,禁带宽度分别为3.39eV和6.2eV。设固溶体AlxdownlinkerGa1-xN的电子亲和能和禁带宽度随组分比x线性变化,试按安德森定则求nn-GaN/Al0.2Ga0.8N同型异质结的EC和EV,并画出能带示意图。
解:导带底在界面处的突变△EC为两种材料的电子亲和能之差,即:
价带顶的突变自然就是两种材料禁带宽度之差的剩余部分,即
固溶体AlxGa1-xN的禁带宽度EgAlGaN(X)由下式计算
代入GaN和AlN禁带宽度3.39eV和6.2eV,计算可得
固溶体AlxGa1-xN的电子亲和能随组分比x线性变化
代入数据可得
因此nn-GaN/Al0.2Ga0.8N同型异质结的EC为
因此nn-GaN/Al0.2Ga0.8N同型异质结的EV为
5、用安德森定则计算一个用n-Ge与p-GaAs形成的异质结在室温下的△EC,△EV和VD。已知Ge和GaAs的电子亲和能分别为4.13eV和4.07eV,掺杂浓度均为1016cm-3,Ge在300K时的ni=2.4×1013cm-3。
解:查表可知,GaAs的禁带宽度为1.43eV,Ge的禁带宽度为0.66eV
根据安德森定则
异质结在室温下的△EC为
异质结在室温下的△EV为
查表可知,掺杂浓度均为1016cm-3时n-Ge与p-GaAs的功函数分别为4.31eV和5.32eV。
代入公式可得VD
6、对用受主浓度为1×1015cm-3的p-Ge和施主浓度为1×1014cm-3的n-Si构成反型异质结,求其室温热平衡状态下的接触电势差VD和势垒区总宽度X及其在两边的分配VD1、X1和VD2、X2,并据此画出能带图。已知Ge和Si的电子亲和能分别为4.13eV和4.05eV,室
温下杂质完全电离。(我计算了一个结果,感觉不太对,就没计算其它结果)
解:查表可知Ge和Si的功函数分别为4.57eV和4.37eV
由接触电势差公式可知
由势垒区宽度公式可知
代入数据可得XD=1.72×10-2cm
结左边的空间电荷区宽度为
代入数据可得X1=
交界面p型半导体一侧的电势降为
代入数据可得VD1=
结右边的空间电荷区宽度为
代入数据可得X高温瞬时灭菌2=