
【化】 acceptor atom
acceptor
【化】 acceptor; acceptor centre; acceptor impurity
atom; atomy
【计】 atom
【化】 atom
【医】 atom
受主原子(acceptor atom)是半导体物理学中的核心概念,指在半导体晶格中通过接收电子形成空穴导电的掺杂原子。这类原子通过引入空穴(正电荷载流子)改变半导体的电学性质,是构成P型半导体的关键元素。
受主原子的最外层电子数比基质半导体原子少一个。例如,硅(Si)有四个价电子,若掺入三价硼(B)原子,硼的三个价电子与周围硅原子形成共价键后,会留下一个未被填充的“空穴”(图1)。该空穴可吸引邻近电子填充,产生等效正电荷迁移。
受主能级位于禁带上方靠近价带顶处,能量差计算公式为: $$ E_a = E_v + Delta E $$ 其中$E_v$为价带顶能量,$Delta E$约0.01-0.1eV,该能级易受热激发产生空穴。
注:部分文献索引来自Nature Materials及《半导体材料特性数据库》(NIST标准参考库)。
受主原子是半导体掺杂技术中的重要概念,指掺入半导体中的特定杂质原子,其核心特性是接受电子并产生空穴,从而改变材料的导电性能。以下是详细解释:
基本定义
受主原子通常是三价元素(如硼、铟、镓),它们的最外层电子数为3,比半导体本征原子(如硅、锗的四价结构)少一个电子。这种缺陷使受主原子倾向于从周围捕获一个电子,形成稳定的四电子层结构。
作用机制
当受主原子捕获电子后,会在半导体价带中留下带正电的空穴。例如,硼原子掺入硅晶体时,会吸引邻近硅原子的价电子填补自身空缺,导致局部产生空穴。这些空穴可在外电场作用下移动,形成电流。
对半导体类型的影响
当材料中受主原子占主导时,空穴成为多数载流子,形成P型半导体。此时材料的导电性主要由空穴浓度决定,与施主掺杂形成的N型半导体形成互补。
电学特性
完全电离状态下,受主原子因获得电子而带负电,与施主原子的正电性相反。这种电荷特性在PN结等半导体器件中起到关键作用。
示例应用:太阳能电池的P区通常通过掺入硼原子实现,利用受主原子产生的空穴参与光电转换过程。
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