深能级杂质
深能级杂质
此概念属于半导体物理学范畴。 深能级杂质：杂质电离能大，施主能级远离导带底，受主能级远离价带顶。 深能级杂质有三个基本特点：一是不容易电离，对载流子浓度影响不大。二是一般会产生多重能级，甚至既产生施主能级也产生受主能级。三是能起到复合中心作用，使少数载流子寿命降低。四是深能级杂质电离后以为带电中心，对载流子起散射作用，使载流子迁移率减小，导电性能下降。
简介
半导体中的深能级杂质原子对其价电子的束缚比较紧，则其产生的能级在半导体能带中位于禁带较深处（即比较靠近禁带中央），故称为深能级杂质。关于在一些重要半导体中的深能级杂质的性质说明如下。
Ge和Si中的的深能级杂质
一般，非Ⅲ、Ⅴ族元素都是深能级杂质。其特点是：可以起施主作用，也可以起受主作用；可以产生多次电离而形成多个能级。
①Ⅰ族元素：在Ge中，Au、Cu、Ag都是替代式杂质（各形成3个受主型深能级，Au还另外形成一个施主型深能级，Au在Ge中共有Au、Au、Au、Au、Au五种带电状态），Li是间隙式杂质（形成一个浅施主能级）；在Si中，Au是替代式杂质（形成一个施主型深能级Au[EV+0.35eV]和一个受主型深能级Au([Ec－0.54eV]，其他的能级也可能太深（进入了能带）而检测不到），Cu形成3个受主型深能级，Ag形成一个受主型深能级，Li形成一个间隙式浅施主能级。Au原子在半导体中的带电状态与半导体的型号和掺杂浓度有关，即在n型半导体中容易获得电子而成为Au，在p型半导体中容易失去电子而成为Au。
②Ⅱ族元素：在Ge中，Zn、Cd、Hg、Be都是替代式杂质（各形成2个受主能级）；在Si中，Zn、Cd、Mg都是替代式杂质（各形成2个受主能级），Be也是替代式杂质（形成一个受主能级），Hg还形成2个施主能级。
③Ⅵ族元素：在Ge中，S、Se、Te都是替代式杂质，各形成2个施主能级；在Si中，S是替代式杂质（形成3个施主能级），Te是替代式杂质（形成2个施主能级），Se和O的能级情况尚不清楚。
④过渡金属元素：在Ge中，Mn、Fe、Co、Ni都是替代式杂质，各形成2个受主能级，Co还形成一个施主能级；在Si中，Mn、Fe都是替代式杂质（形成施主能级），Co、Ni也都是替代式杂质（各形成2个受主能级）。
⑤Ⅲ族元素：其中的In和Tl在Si中都是替代式杂质，但都形成深的受主能级（In的为0.16eV，Tl的为0.26eV）。
GaAs中的深能级杂质
Ⅰ族元素：作为替代式杂质，一般是产生受主能级，多为深能级，也有浅能级；间隙杂质Li产生较浅的受主能级；间隙杂质Cu将产生施主能级。
Ⅲ族和Ⅴ族元素：在GaAs中既不起施主作用、也不起受主作用，是电中性杂质，不产生束缚能级。
GaP中的深能级杂质
Ⅰ族元素，在GaP中作为替代式杂质，情况与GaAs中的相同。
Ⅲ族和Ⅴ族元素，在GaP中的情况与GaAs的不同，可产生“等电子陷阱”这种深能级。如N和Bi将分别产生一个俘获电子的深能级[EC－0.008eV]和一个俘获空穴的深能级[Ev+0.038eV]。