半导体物理中热缺陷形成的原理?

发布网友发布时间：2024-09-30 13:55

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热心网友时间：2024-10-11 04:54

热缺陷在半导体物理中是因晶体中原子的热运动而产生的缺陷，它们从几何角度看是点缺陷。这些缺陷的数量随温度升高而增加，因为高温提供了更多的能量，使得原子更容易离开其平衡位置。在晶体中，热缺陷主要分为两种类型：肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷。
1. 肖特基缺陷
肖特基缺陷形成时，晶体中的阳离子或阴离子因热运动而移动到晶体表面或晶界，形成新的界面。这一过程会产生相应数量的阳离子空位和阴离子空位，且它们的数量符合晶体的化学计量比。例如，在MgO中，Mg2+和O2-空位的数量相等；在TiO2中，每个Ti4+空位周围会形成两个O2-空位。肖特基缺陷的实际形成过程涉及表面层离子离开并产生空位，随后邻近的离子填补这些空位，形成缺陷。
2. 弗伦克尔缺陷
弗伦克尔缺陷的形成过程是，一个离子离开其平衡位置并进入晶体的间隙位置，形成间隙离子，而原位置则留下一个阳离子或阴离子空位。这种缺陷的特点是间隙离子和空位以配对的形式出现。弗伦克尔缺陷的形成不仅与温度有关，还与晶体的结构有关。晶体的间隙位置较大时，更易形成弗伦克尔缺陷。例如，AgBr比NaCl更易形成这种缺陷。