雜質(zhì)對(duì)氧化物晶體中缺陷平衡的影響主要內(nèi)容2-3-1雜質(zhì)對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比組成的氧化物晶體

中的缺陷平衡的影響1、高價(jià)摻雜2、低價(jià)摻雜2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響一、金屬過(guò)剩型或氧缺位型氧化物

1、高價(jià)摻雜2、低價(jià)摻雜二、金屬缺位型或氧過(guò)剩型氧化物1、高價(jià)摻雜2、低價(jià)摻雜2-3-1雜質(zhì)對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡的影響42-3-1雜質(zhì)對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡的影響2-3-1雜質(zhì)對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡的影響62-3-1雜質(zhì)對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡的影響2-3-1雜質(zhì)對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比組成的氧化物晶體中的缺陷平衡的影響8課堂作業(yè)寫(xiě)出對(duì)滿足化學(xué)計(jì)量比M2O3體系中分別進(jìn)行高價(jià)、低價(jià)摻雜的缺陷反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響一、金屬過(guò)剩型或氧缺位型氧化物2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響摻雜濃度越高，電子濃度越大。2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響總結(jié)：隨著雜質(zhì)濃度的增加，間隙離子濃度不斷下降，而金屬空位的濃度則不斷上升。考慮氧分壓的影響，如圖所示，可把氧分壓分為三個(gè)區(qū)域。在區(qū)1中，低氧分壓下，間隙離子濃度很高，若雜質(zhì)濃度太小則不起作用。在區(qū)2中，中氧分壓下，外來(lái)的雜質(zhì)為主要缺陷控制了整個(gè)缺陷濃度。在區(qū)3中，高氧分壓下，金屬空位濃度劇增并成為主要缺陷，發(fā)生晶體缺陷類型的轉(zhuǎn)變，即從M1+yO型轉(zhuǎn)變?yōu)镸1-yO型。152-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響總結(jié)：隨著氧分壓和雜質(zhì)濃度的增加，電子濃度不斷下降，空穴濃度則不斷提高。在足夠高的氧分壓下，有可能使半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型由N型轉(zhuǎn)化為P型。2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響192-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響總結(jié)：隨著雜質(zhì)濃度的增加，晶體中空穴濃度不斷下降，電子的濃度則不斷上升。在一定的氧分壓下，當(dāng)雜質(zhì)濃度足夠高時(shí)，有可能使半導(dǎo)體的導(dǎo)電類型由P型轉(zhuǎn)化為N型。2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響對(duì)于金屬空位M1-yO型氧化物：2、低價(jià)摻雜引入低價(jià)受主雜質(zhì)，在一定條件下可能產(chǎn)生空穴缺陷補(bǔ)償，此時(shí)反應(yīng)過(guò)程得氧，空穴濃度增加，準(zhǔn)化學(xué)反應(yīng)式為：（2-76a）（2-77a）同時(shí)，由于產(chǎn)生離子缺陷補(bǔ)償，產(chǎn)生如式（2-63）：二、金屬缺位型或氧過(guò)剩型氧化物可以復(fù)合間隙原子（2-77b）2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響事實(shí)上上述兩種情況兼而有之，將（2-76a）和（2-77b）兩式合并寫(xiě)成：引入一價(jià)金屬氧化物雜質(zhì)F2O后，晶體中的電中性條件為：（2-78a）

當(dāng)摻雜濃度足夠高時(shí)，電中性方程化簡(jiǎn)為：利用金屬空位缺陷方程及原子缺陷本征方程：（2-72a）（2-79a）（2-80a）2-3-2雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響根據(jù)質(zhì)量作用定律:對(duì)于（2-72a）有：（2-72b）對(duì)于（2-80a）有：（2-80b）可求得：（2-81a）（2-82a）式中，K2為反應(yīng)式（2-72a）的平衡常數(shù)；KF為反應(yīng)式（2-80a）的平衡常數(shù).總結(jié)：當(dāng)引入低價(jià)金屬氧化物雜質(zhì)F2O時(shí)，會(huì)使間隙金屬離子濃度上升，而金屬空位濃度下降。同樣在一定的氧分壓下，當(dāng)雜質(zhì)濃度足夠高時(shí)，將會(huì)引起晶體缺陷類型的轉(zhuǎn)變，即由金屬缺位型轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘匍g隙型。知識(shí)點(diǎn)1.要熟練掌握雜質(zhì)對(duì)非化學(xué)計(jì)量比組成的晶體中的缺陷平衡的影響的推導(dǎo)，包括金屬間隙型氧化物M1+yO，和金屬缺位型氧化物M1-yO的高價(jià)和低價(jià)摻雜情況(四種情況)。2.對(duì)2-2和2-3節(jié)進(jìn)行小結(jié)，充分了解不同類型缺陷濃度與PO2的關(guān)系及變化規(guī)律。3.寫(xiě)出對(duì)偏離化學(xué)計(jì)量比M2O3體系中分別進(jìn)行高價(jià)、低價(jià)摻雜的缺陷反應(yīng)。知識(shí)點(diǎn)對(duì)M2O3體系中，分為M2+yO3和M2-yO3兩種情況：對(duì)于M2+yO3在高價(jià)摻雜(摻入FO2)時(shí)：對(duì)于M2+yO3在低價(jià)摻雜(摻入FO)時(shí)：（1）（2）（2‘）（1）+（2‘）：知識(shí)點(diǎn)對(duì)于M2-yO3在高價(jià)摻雜(摻入FO2)時(shí)：對(duì)于M2-yO3在低價(jià)摻雜(摻入FO)時(shí)：知識(shí)點(diǎn)對(duì)M2O3體系中，分為M2+yO3和M2-yO3兩種情況：對(duì)于M2+yO3在高價(jià)摻雜(摻入F2O5)時(shí)：對(duì)于