Acceptor (fysik)

Acceptor - i faststoffysik (også halvledere ) en urenhed i krystalgitteret , som giver krystallen en hultype af ledningsevne, hvor huller er ladningsbærere . Udtrykket giver mening for den kovalente type bindinger i krystallen.

Acceptorer er enkeltladede og multiladede . For eksempel, i krystaller af gruppe IV-elementer i det periodiske system af grundstoffer ( silicium , germanium ), er gruppe III-elementer ( bor , aluminium , indium , gallium ) enkeltladede acceptorer. Da grundstofferne i den tredje gruppe har en valens på 3, danner tre elektroner af dens ydre elektronskal en kemisk binding med tre naboatomer, for eksempel silicium i et kubisk gitter, og der er ikke nok elektron til at danne en fjerde binding . Men ved en temperatur, der ikke er nul, med en vis sandsynlighed, dannes den fjerde binding på grund af fangsten af den manglende 4. elektron fra siliciumatomet. I dette tilfælde får siliciumatomet, frataget den 4. elektron, en positiv ladning. Energien af elektronen fanget af acceptoren er flere eV højere end energien i toppen af valensbåndet . På grund af elektronernes termiske bevægelse kan et hul fyldes med en elektron taget fra et tilstødende siliciumatom, mens det får en positiv ladning – hullet vil bevæge sig til dette siliciumatom. Derfor kan vi antage, at ladningsbærerne bevæger sig positivt ladede huller. Når et elektrisk felt påføres, vil hullerne begynde at bevæge sig på en ordnet måde mod katoden. Naturligvis er de sande ladningsbærere stadig elektroner.

For at estimere bindingsenergien af huller på acceptorer bruges ofte modellen af et brintlignende center , hvor bindingsenergien findes fra løsningen af Schrödinger-ligningen for et brintatom under hensyntagen til, at et hul i en krystal er en kvasipartikel , hvis effektive masse adskiller sig fra massen af en fri elektron, og også at et hul ikke bevæger sig i et vakuum, men i et medium med en vis permittivitet . Sådanne acceptorer kaldes lavvandede og danner en række brintlignende niveauer med energier, der kan estimeres ud fra formlen

E_{a}=E_{V}+R{\frac {m_{h}^{*}}{m_{0}\varepsilon ^{2}}}{\frac {1}{n^{ 2}}}

hvor er energien af acceptorniveauet, er energien af toppen af valensbåndet, er den effektive masse af hullet, er massen af en fri elektron, er permittiviteten af halvlederen, er Rydberg-konstanten , er kvantetal, som tager en værdi fra 1 til uendelig (angiver dog kun med små tal ). $E_{a}$ $E_{V}$ $m_{h}^{*}$ ${\displaystyle m_{0))$ $\varepsilon$ $R$ $n$ $n$

En mere stringent beregning af jordens energi og exciterede tilstande af acceptorniveauer kræver, at der tages hensyn til det lokale urenhedspotentiale såvel som tilstedeværelsen i mange halvledere af flere grene af hulspredningsloven (lette og tunge huller). Acceptorer, hvis bindingsenergi er tæt på energien estimeret fra den brintlignende model, kaldes lavvandede acceptorer.

Typisk er de effektive masser af huller små sammenlignet med massen af en fri elektron. Derudover har halvledere ret store dielektriske permittiviteter (i størrelsesordenen 10), så acceptorenergien er omkring 100-1000 gange mindre end energien af en elektron i et brintatom. Det er netop på grund af disse egenskaber, at acceptorniveauerne i mange halvledere allerede er ioniseret ved stuetemperatur. I betragtning af dette faktum strækker bølgefunktionerne af lavvandede acceptorniveauer sig over mange perioder af krystalgitteret med en radius meget større end Bohr-radius .

Halvleder	Acceptor	${\displaystyle E_{a}-E_{V))$ ( meV )
GaAs	C	26
	Være	28
	mg	28
	Si	35
Si	B	45
	Al	67
	Ga	72
	I	160
Ge	B	ti
	Al	ti
	Ga	elleve
	I	elleve

Se også

Donor (fysik)

Litteratur

Anselm AI Introduktion til teorien om halvledere. - 2. udg., tilføje. og revideret .. - M . : Nauka, 1978. - 615 s.

Acceptor (fysik)

Se også

Links

Litteratur