Yarıiletkenlerdeki boşlukların özellikleri

Abstract

Katıların band teorisinin geliştirilmesi elektronik yapının anlaşılmasını kolaylaştırmış, bu alanda görülen bir çok bilinmeyeni ortaya çıkarmıştır. Boşluklar nokta kusurlar en basiti olarak bilinir ve kristal örgüdeki bir atomun yerinden ayrılmasıyla oluşurlar. Saf kristalin uyduğu simetriye boşluk noktasıda uyacaktır. Boşluğun uyduğu simetri operasyonları tetrahedral nokta gurubuyla ifade edilebilir. Bu gruba uyan kovalent materyaller A ve T modlarından oluşmaktadır. Yarıiletkenlerde derin düzeyler sıkı bağ yaklaşımı ile incelenir. Boşluğun çevresindeki asılı orbitaller bu açıdan incelendiğinde s ve p hibridlerinin bandlara olan katkısı bulunabilir. Bu katkı uyarma enerjisi ve en yakın iki komşunun etkileşme enerjisi arasında (1- / ) ile verilir. Boşluk bulunduğu bölgede durum yoğunluğunda bir azalma oluşturmaktadır. Bunun sonucunda entropi Boltzmann sabiti mertebesinde bir azalma göstermektedir. Boşluklar enerji durumlarına göre yarıiletken bileşiklerde yarıiletkene bağlı olarak çeşitli enerji düzeylerinde bulunmaktadırlar. Bu düzeyler A ve T düzeyleri olmak üzere iki çeşittir. Bileşikte bir katyonun yerini terk etmesiyle oluşan boşluğun enerji düzeyi, valans bandın üst enerji durumunu sıfır referans olarak alırsak, A düzeyleri -0,19 ile -,89 eV, T düzeyleri ise -0,04 ile +0,46 eV arasında bulunmaktadırlar. Eğer boşluk bir anyonun yerini terk etmesi ile oluşmuş ise A düzeyleri 0,1 ile 1,19 eV ve T düzeyleri 0,99 ile 2,08 eV arasındadır, Bu boşlukların tip ve enerji düzeylerine göre akseptör veya donör gibi davrandıkları gözlenmiştir.