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什么是“能带边嵌定”

2023.7.27

不知道你是否指的是“费米能级钉扎效应”?——即费米能级不能因为掺杂而发生移动、相应的能带边也就不能移动的一种现象。
本来半导体中的Fermi能级是容易发生位置变化的。例如,掺入施主杂质即可使Fermi能级移向导带底,半导体变成为n型半导体;掺入受主杂质即可使Fermi能级移向价带顶,半导体变成为p型半导体。但是,若Fermi能级不能因为掺杂等而发生位置变化的话,那么就称这种情况为费米能级钉扎效应。在这种效应起作用的时候,往半导体中即使掺入再多的施主或者受主,也不能改变半导体的型号,即掺入的施主或者受主不起提供载流子的作用,也因此难于通过杂质补偿来制作出pn结是较为困难的。
产生费米能级钉扎效应的原因,与材料的本性有关。宽禁带半导体(GaN、SiC等)就是一个典型的例子,这种半导体一般只能制备成n型或p型的半导体,故称为单极性半导体。一般,离子性较强的半导体(如Ⅱ-Ⅵ族半导体)就往往是单极性半导体,这主要是由于其中存在大量带电缺陷,使得Fermi能级不能移动而造成的。也因此单极性半导体p-n结的制造比较困难。采用GaN来制作发兰光的二极管时,先前就遇到了这个问题,一直得不到解决,后来通过特殊的退火措施才激活了掺入的施主或受主杂质,获得了pn结——制作出了发兰色光的二极管。
还有其它一些情况也存在费米能级钉扎效应。例如非晶态半导体,其中带隙中还存在缺陷能级~相互交叠的深施主和深受主态, Fermi能级被钉扎在其间,故难以实现掺杂效应.

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