про атом водорода и акцепторный полупроводник

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 04 авг 2009, 20:01

Aledorf писал(а):Source of the post Прочли?

Нет. Я это знаю давным-давно.

Aledorf · Сообщение **Aledorf** » 04 авг 2009, 20:11

A не ответили..Почему?

and_master · Сообщение **and_master** » 05 авг 2009, 14:55

Ну я в общем тоже учился в институте. Ho, вот забылось как-то многое, хотя вроде и не так давно выпустился. Просто по роду деятельности пришлось вспоминать заново и выяснилось, что это не так просто. Эх, надо было внимательнее на лекциях сидеть...
Кстати, про излучения кремния. Как выяснилось относительно недавно, он неплохо излучает в ИК диапазоне при гелиевых температурах.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 05 авг 2009, 15:28

A KM и ФТТ у вас в институте были?

and_master · Сообщение **and_master** » 05 авг 2009, 15:33

Было конечно. Просто в один момент препод ушел в глухой мат. операторный аппарат и нить c предметом пошатнулась.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 05 авг 2009, 16:16

Тогда да, тогда Ашкрофт-Мермин и Киттель. И по квантовой механике чего-нибудь, например, Ландау-Лифшиц или Давыдов.

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 05 авг 2009, 16:55

И тогда разговор можно вести на нормальном языке. B основном я рассказывал про приближение сильной связи: идейно именно оно позволяет понять, как строение кристалла связано c атомами соответствующего элемента. Поскольку в этом приближении (да и не только в нём) получается спектр состояний в $$k$$

-пространстве, то влияние чуждого атома на этот спектр минимально: примерно такое же, как отношение числа таких атомов к числу нормальных атомов решётки.

Когда у вас два атома находятся на большом расстоянии, у них уровни энергии для электронов совпадают (вырождены): электрон имеет энергию $$E_n$$

на

-м уровне первого атома, и на $$n$$

-м уровне второго атома. При этом волновые функции у него будут разные: $\psi_1$ будет вокруг ядра первого атома, a $\psi_2$ вокруг ядра второго атома. При сближении вырождение снимается (по теории возмущений): вместо двух уровней энергии $$E_n$$

получаются два уровня энергии $E_n\pm A$ , раздвинутые на промежуток $$2A$$

. Собственными состояниями энергии будут уже другие волновые функции: $1/\sqrt{2}(\psi_1+\psi_2)$ и $1/\sqrt{2}(\psi_1-\psi_2)$ , которые в химии называются связывающей и разрыхляющей орбиталью. Как видите, для обеих функций электрон находится у обоих ядер. У одной из этих функций плотность вероятности между ядрами повышена, и энергия ниже, за счёт того, что между ядрами он находится и в той и в другой потенциальной яме. A у другой - понижена, и энергия выше за счёт того, что электрон как раз этой возможности не использует. Когда вы делаете это c $$N$$

атомами, у вас получается снятие вырождения для $$N$$

уровней, которые расходятся в целую "гребёнку" на шкале энергии; и наконец, в кристалле получается энергетическая зона. Будет ли это валентная зона или заполненная - зависит от того, сколько электронов было у исходных атомов.

Для образования пары электрон-дырка в полупроводнике, необходимо придать электрону энергию, достаточную, чтобы поднять его из заполненной зоны в пустую. A в контакте p-полупроводника c металлом этого не требуется. Уровень Ферми в металле оказывается равен верхнему краю заполненной зоны в полупроводнике, так что электрон может перейти из полупроводника в металл совсем без затрат энергии, a на его месте остаётся дырка.

and_master · Сообщение **and_master** » 06 авг 2009, 07:51

Еще раз огромное спасибо за ответы и советы. Сейчас занимаюсь изучением литературы, но тем не менее хочется "бежать немного быстрее паровоза", поэтому позвольте задавать, возможно глупые вопросы.
1. Про уровень Ферми. Еще из курсов лекций я так и не смог понять глубинную философию этого уровня. Конечно понятно, что это максимальная энергия электрона при абсолютном нуле, то есть вероятность заполнения состояний c меньшими энергиями равна 1 при T=0. Ho чувствую, что этого недостаточно, чтобы понять, почему его используют для характеризации состояний твердого тела.
2. Вот вы говорили про p-n переход... Понятно, что при приложении слабого поля, понижающего потенциальный барьер, электроны движутся в p-область и рекомбинируют. Вы сказали, что при этом из p-области уходят электроны в n-область. Ho откуда они (электроны) в данном случае берутся, если основная часть их рекомбинирует. B цепь войдут только электроны, для которых длина свободного пробега больше p-области?

fir-tree · Сообщение **fir-tree** » 06 авг 2009, 09:21

Уровень Ферми, он же химпотенциал - совсем простая штука. Представьте себе распределение Ферми, или Бозе, или Больцмана (они все отсчитываются от химпотенциала), и заданную температуру. Эта температура жёстко фиксирует форму кривой $$f(E)$$

. A теперь будем добавлять в систему частицы: или по одной запихивать, или сожмём всю систему, и увеличим её плотность. Как поведёт себя кривая $$f(E)$$

? Изменить свою форму она не может: температуру мы не меняем, но под ней должно помещаться больше частиц, чем раньше. Она делает единственное, что ей остаётся: сдвигается как целое вверх по энергии (вы помните, эта кривая растёт вниз, так что при таком сдвиге площадь под ней увеличивается). A значит, сдвигается точка отсчёта этой кривой - химпотенциал. Так что он просто-напросто характеризует, сколько всего частиц в системе.

Для фермионов он показывает примерное положение границы между заполненными уровнями и пустыми. Причём приблизительно можно считать, что эта граница очень резкая, при нашей температуре. Так что он отделяет полностью заполненные уровни от полностью пустых. Добавление частиц в систему выглядит как насыпание песка в стакан. Именно вокруг этого уровня происходит всё самое интересное. Выше этого уровня нет никаких частиц (если только их туда специально не забросить, например, как в рабочем теле лазера). Ниже - всё заполнено частицами, a когда они набиты как в огурце, они тоже ничего не делают: на каждое движение одной частицы найдётся противоположное движение другой частицы, так что в общем их как будто и нет. Обратите внимание, это важный момент. A около уровня Ферми есть и заполненные уровни, и пустые, и они ведут себя как свободные электроны и дырки - в зависимости от других деталей. Именно эти уровни обеспечивают проводимость, именно они участвуют во всей "общественной жизни" кристалла: взаимодействуют c фононами, c дефектами, участвуют в теплоёмкости и теплопроводности.

and_master писал(а):Source of the post 2. Вот вы говорили про p-n переход... Понятно, что при приложении слабого поля, понижающего потенциальный барьер, электроны движутся в p-область и рекомбинируют. Вы сказали, что при этом из p-области уходят электроны в n-область.

Ой, конечно, нет, я так не говорил! Из p-области уходят электроны в провод! Ведь ваш p-n-переход - это обычно диод, включённый в цепь постоянного тока? Если нет, и если вы каким-то другим способом создаёте разность потенциалов, то разумеется, этого не происходит. B p-области и электронов-то практически нет (я говорил про возникающие в проводе в точке контакта c p-полупроводником), a если случайно и возникнут, то сразу их обступают co всех сторон дырки: куда им ещё уходить?

and_master писал(а):Source of the post Ho откуда они (электроны) в данном случае берутся, если основная часть их рекомбинирует. B цепь войдут только электроны, для которых длина свободного пробега больше p-области?

Это будут другие электроны, которые возникают в точке контакта металл-p-полупроводник, там где провод припаян к полупроводнику. Это совсем другой эффект, можете отвлечься от p-n-перехода, и рассмотреть отдельно p-полупроводник, вставленный в цепь. Как они возникают, я написал в #47. Можете представить себе, что в металле уровень Ферми - это свободная поверхность воды, a в полупроводнике - подо льдом (прикрыта сверху запрещённой зоной). И тогда в точке контакта вода просачивается из-подо льда на свободу (электроны выходят из p-полупроводника в металл), a навстречу ей под лёд просачиваются пузырьки воздуха (в p-полупроводник проникают дырки). To есть пары частиц "электрон в металле - дырка в полупроводнике" создаются на месте, и на их создание не тратится энергии.

and_master · Сообщение **and_master** » 07 авг 2009, 05:36

Вы говорили

fir-tree писал(а):Source of the post
Уровень Ферми в металле оказывается равен верхнему краю заполненной зоны в полупроводнике, так что электрон может перейти из полупроводника в металл совсем без затрат энергии, a на его месте остаётся дырка.

To есть уровень ферми в металле совпадает c верхним краем валентной зоны полупроводника?

Можете представить себе, что в металле уровень Ферми - это свободная поверхность воды, a в полупроводнике - подо льдом (прикрыта сверху запрещённой зоной).

... в полупроводнике уровень Ферми под запрещенной зоной?

A вот физически какие это электроны, которые будут перетекать из полупроводника в металл и что это за дырки в обратном случае. B полупроводнике - это неосновные носители в зоне проводимости, которые всегда существуют в равновесном состоянии?

Кстати я имел ввиду, что электроны из p-области уходят в n-через провод

yourdomain.com