补充资料：半导体的导电与电荷输运

半导体的导电与电荷输运
conductance and charge transport in semiconductor

　　“一斋<:>厂rE嚼。:丈“E4fod二于声学声子散射，r一3厂/8一1.18;而对于电离杂质散射，r二315厂/512=1 .93。在:与能量无关的情况下，r一1。如果n》P，有R一r(二皿)2一3 一 一一 、/ r /、式中E为电子能量。对P之0，有 e如果P》n，有 肠一丽轰在类似假设下，空穴迁移率召p也有类似洲n的公式，即有同时适用于电子与空穴的迁移率公式为 e(r>n，l、了(-r气—少 即召一~下沌不#取决于m‘和<价，在不同散射机制下有不同的表达式。对于电离杂质散射，相应迁移率召，为由上两式，如果测定了霍耳系数，据其符号可以确定半导体的导电类型，而据其数值可求出载流子浓度。对于n》p的情况，有R6~一塑n;对于力》”的情况，有RJ一举p。定义霍耳迁移率#。一}R6}。对于n》P或P》n的半导体都有丛区丝丝丝工广兰筋m*能3{，n〔‘+代墙早)2〕}一’式中N为电离杂质密度，‘是半导体介电常数。由于括号的量变化慢，近似有 ，，二(，，)一斌一‘T普对于声学声子散射，相应载流子迁移率角公式为 卫亘一r 召测量电导与霍耳系数，可以求出霍耳迁移率召H。它与漂移迁移率之比的数量级为1的因子r，它的具体数值取决于载流子散射机构。织涯呀e丫Cl3百护m·鲁(尤丁)3‘，州m，)一号T一号夯十几才刀犬二-犷一一一///十十式中Cll是半导体平均纵弹性常数;El是形变势常数，即晶格单位体积改变引起的能带边移动的绝对值。对于极性半导体(如GaAs)光学声子散射，相应的迁移率脚p为匕 丸21，11、一;腼一丽而面i劝丽落痴德、百一百，-·〔exp(骨卜1〕式中臼Lo为长波纵光学声子的频率，匀与‘分别为半导体静介电常数与光频介电常数。 对于几种散射机构同时起作用的情况，载流子迁移率由这几种散射机构共同确定。设3种散射机构单独起作用时，迁移率分别为角、脚和灼，则三者同时存在条件下的载流子漂移迁移率户近似由下式确定l召一工一+土十1-召l召2召a 霍耳系数半导体中，若同时存在电流I及与电流相垂直的磁感应强度B(分别在图2中x与之方向上)，当载流子是电子(空穴)时，它就逆(沿)着I的方向而漂移;另一方面，它又受到洛伦兹力作用，相对漂移运动方向偏转，在垂直于电场与磁场的y方向上引起正比于I与B的横向电场肠，对电子与空穴来说，其方向正相反，该现象称为霍耳效应。肠可写为:肠二尺石日，式中R为与I、B无关的常数，称霍耳系数R一rl eP一bZ”(P+b”)式中b一肠/脚，r一<尸>/(价2。在非简并情况下，对 图竺霍耳效应不意图 a载流子为电子b载流子为空穴 磁阻假设磁场足够弱，并不影响半导体样品的电导或电阻;如果磁场强，则发现半导体的电阻显著增大，这一现象称为磁阻效应。磁阻通常定义为磁场作用下电阻值的相对变化 -全卫一三宜二鱼 P Po式中P0和pB分别为没有磁场和有磁场时半导体的电阻率。设磁场方向与电流方向垂直(相应磁阻称为横向磁阻)，对于刀》P的情况，△p/p。竺1『2‘BZ;对于P》刀防祛。△P~，八一2二2D2，、二_，，、，，八2/、，的情况，~二10一z‘BZ。这里#n或召p以10 em“/(V·s) 户。”一·--·一_为单位，而B以10‘高斯为单位。 强电场下电导与热载流子在弱电场情况下，电流密度J与载流子漂移速度都正比于电场强度，即电导率与载流子迁移率都是与电场无关的常数。但是当电场增强到一定程度(对于许多半导体，为10”V/cm量级)，载流子漂移速度与电场之间的正比关系不能保持。锗、硅及砷化稼中载流子漂移速度与电场强度之间关系见图3。从图3可见，电场进一步增强时，锗与硅中载流子的漂移速度达到饱和值。在更强的电场下出现碰撞离化，载流子密度增加。

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