位错对半导体的影响――材料科学基础_第1页
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文档简介

1、半导体中位错的影响 张辉理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点 上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影 响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区 域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷，它破坏了晶体的对 称性。其中晶体缺陷包括 3 种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。位错 是典型的线位错，有刃型位错、螺旋位错。晶体中沿某一条线附近的原子 排列偏离了理想的晶体点阵结构，从而在一维方向上构成一定尺度的结构缺 陷。这种缺陷只在一个方向上延伸，又称为一维缺陷。位错对半导体的影响有以下四方面：1. 位错可起一定的施主

2、和受主作用：Si 、 Ge中的 60o 棱位错存在有一串悬挂键 , 可以接受电子而成为一串负电 中心 , 起受主作用，也可以失去电子而成为一串正电中心 , 起施主作用；这些 受主或施主串形成的能级实际上组成一个一维的很窄的能带。不过 , 单纯的位 错即使浓度达到 105/cm2, 它所提供的载流子浓度也只是约 1012/cm3 ，故对半 导体的导电性能的影响实际上不大；但是 , 当位错密度较高时 , 它将对 n- 型半 导体中的施主有补偿作用 , 使电子浓度降低（对 p- 型半导体未发现位错的补偿 作用）。注解：60o棱位错： 半导体 Si 、Ge晶体中最简单的一种位错就是 60 度棱位错。

3、因为在 （111 晶面内，位错线的方向是 <110>方向，该方向与晶面滑移方向互相 构成 60 度的夹角，故有 60 度棱位错之称。悬挂键： 一般晶体因晶格在表面 处突然终止，在表面的最外层的每个原子将有一个未配对的电子，即有一个未 饱和的键，这个键称为悬挂键。位错密度： 穿过单位截面积的位错线数目，单位也是1/平方厘米2. 位错是散射载流子的中心：位错除了有一定的施主、受主和杂质补偿的作用以外，位错所造成的晶格 畸变是散射载流子的中心 , 将严重散射载流子 , 影响迁移率 ; 不过在位错密度 <108/cm2 时, 这种散射作用可忽略。但在 n-型 Si 中, 位错作为受主

4、中心电离 后即形成一条带负电的线 , 这将对载流子产生各向异性的散射作用。3. 位错起复合中心作用：位错在半导体中形成的都是深能级 , 起着复合中心的作用，将促进载流子 的复合。注解 ：深能级 是指靠近导带的空穴束缚态，或能量很接近价带顶的电子束缚态复合中心 是半导体中能够促进非平衡载流子复合（即电子、空穴成对消失）的一类杂质或缺陷。复合中心的能级是处在禁带中较深的位置（即靠近禁 带中央），故复合中心杂质往往又称为深能级杂质4. 位错将促进杂质的沉积：位错应力场与杂质的相互作用 中溶解度小、扩散快的重金属杂质 这就将形成大量的深能级复合中心使得杂质优先沿位错线沉积 ; 特别是在 Si （Cu 、Fe、Au 等, 更容易沉积在位错线上。甚至引起导电通道。如果有一定量的 C、 O或 N 原

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