杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响课件

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响,杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响,主要内容,2-3-1,杂质对满足化学计量比组成的氧化物晶体,中的缺陷平衡的影响,1,、高价掺杂,2,、低价掺杂,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的晶体中的缺陷,平衡的影响,一、金属过剩型或氧缺位型氧化物,1,、高价掺杂,2,、低价掺杂,二、金属缺位型或氧过剩型氧化物,1,、高价掺杂,2,、低价掺杂,主要内容2-3-1 杂质对满足化学计量比组成的氧化物晶体,2-3-1,杂质对满足化学计量比组成的,氧化物晶体中的缺陷平衡的影响,2-3-1 杂质对满足化学计量比组成的,4,2-3-1,杂质对满足化学计量比组成的,氧化物晶体中的缺陷平衡的影响,42-3-1 杂质对满足化学计量比组成的,2-3-1,杂质对满足化学计量比组成的,氧化物晶体中的缺陷平衡的影响,2-3-1 杂质对满足化学计量比组成的,6,2-3-1,杂质对满足化学计量比组成的,氧化物晶体中的缺陷平衡的影响,62-3-1 杂质对满足化学计量比组成的,2-3-1,杂质对满足化学计量比组成的,氧化物晶体中的缺陷平衡的影响,2-3-1 杂质对满足化学计量比组成的,8,课堂作业,写出对满足化学计量比,M,2,O,3,体系中分别进行高价、低价掺杂的缺陷反应。,8课堂作业,知识点,知识点,杂质对氧化物晶体中缺陷平衡的影响课件,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,一、金属过剩型或氧缺位型氧化物,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的一、金属过剩型或氧缺位型,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,掺杂浓度越高，电子浓度越大。,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的掺杂浓度越高，电子浓度越,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,总结：随着杂质浓度的增加，间隙离子浓度不断下降，而金属空位的浓度则不断上升。考虑氧分压的影响，如图所示，可把氧分压分为三个区域。在区,1,中，低氧分压下，间隙离子浓度很高，若杂质浓度太小则不起作用。在区,2,中，中氧分压下，外来的杂质为主要缺陷控制了整个缺陷浓度。在区,3,中，高氧分压下，金属空位浓度剧增并成为主要缺陷，发生晶体缺陷类型的转变，即从,M,1+y,O,型转变为,M,1-y,O,型。,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的 总结：随着杂质浓,15,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,152-3-2 杂质对非化学计量比组成的,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,总结：随着氧分压和杂质浓度的增加，电子浓度不断下降，空穴浓度则不断提高。在足够高的氧分压下，有可能使半导体的导电类型由,N,型转化为,P,型。,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的 总结：随着氧分压,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的,19,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,192-3-2 杂质对非化学计量比组成的,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,总结：随着杂质浓度的增加，晶体中空穴浓度不断下降，电子的浓度则不断上升。在一定的氧分压下，当杂质浓度足够高时，有可能使半导体的导电类型由,P,型转化为,N,型。,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的 总结：随着杂质浓,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,对于金属空位,M,1-y,O,型氧化物：,2,、低价掺杂,引入低价受主杂质，在一定条件下可能产生空穴缺陷补偿，此时反应过程得氧，空穴浓度增加，准化学反应式为：,（,2-76 a,）,（,2-77 a,）,同时，由于产生离子缺陷补偿，产生 如式（,2-63,）：,二、金属缺位型或氧过剩型氧化物,可以复合间隙原子,（,2-77 b,）,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的对于金属空位M1-yO型,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,事实上上述两种情况兼而有之，将（,2-76 a,）和（,2-77 b,）两式合并写成：,引入一价金属氧化物杂质,F,2,O,后，晶体中的电中性条件为：,（,2-78 a,）,当掺杂浓度足够高时 ，电中性方程化简为：,利用金属空位缺陷方程及原子缺陷本征方程：,（,2-72a,）,（,2-79 a,）,（,2-80 a,）,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的 事实上上述两种情况,2-3-2,杂质对非化学计量比组成的,晶体中的缺陷平衡的影响,根据质量作用定律,:,对于（,2-72 a,）有：,（,2-72 b,）,对于（,2-80 a,）有：,（,2-80 b,）,可求得：,（,2-81 a,）,（,2-82 a,）,式中，,K,2,为反应式（,2-72 a,）的平衡常数；,K,F,为反应式（,2-80 a,）的平衡常数,.,总结：当引入低价金属氧化物杂质,F,2,O,时，会使间隙金属离子浓度上升，而金属空位浓度下降。同样在一定的氧分压下，当杂质浓度足够高时，将会引起晶体缺陷类型的转变，即由金属缺位型转变为金属间隙型。,2-3-2 杂质对非化学计量比组成的根据质量作用定律:对于（,知识点,1.,要熟练掌握杂质对非化学计量比组成的晶体中的缺陷平衡的影响的推导，包括金属间隙型氧化物,M,1+y,O,，和金属缺位型氧化物,M,1-y,O,的高价和低价掺杂情况,(,四种情况,),。,2.,对,2-2,和,2-3,节进行小结，充分了解不同类型缺陷浓度与,P,O2,的关系及变化规律。,3.,写出对偏离化学计量比,M,2,O,3,体系中分别进行高价、低价掺杂的缺陷反应。,知识点1.要熟练掌握杂质对非化学计量比组成的晶体中的缺陷平衡,知识点,对,M,2,O,3,体系中，分为,M,2+y,O,3,和,M,2-y,O,3,两种情况：,对于,M,2+y,O,3,在高价掺杂,(,掺入,FO,2,),时：,对于,M,2+y,O,3,在低价掺杂,(,掺入,FO),时：,（,1,）,（,2,）,（,2,）,（,1,）,+,（,2,）：,知识点对M2O3体系中，分为M2+yO3和M2-yO3两种情,知识点,对于,M,2-y,O,3,在高价掺杂,(,掺入,FO,2,),时：,对于,M,2-y,O,3,在低价掺杂,(,掺入,FO),时：,知识点对于M2-yO3在高价掺杂(掺入FO2)时：对于M2-,知识点,对,M,2,O,3,体系中，分为,M,2+y,O,3,和,M,2-y,O,3,两种情况：,对于,M,2+y,O,3,在高价掺杂,(,掺入,F,2,O,5,),时：,对于,M,2+y,O,3,在低价掺杂,(,掺入,F,2,O),时：,（,1,）,（,2,）,（,2,）,知识点对M2O3体系中，分为M2+yO3和M2-yO3两种情,知识点,对于,M,2-y,O,3,在高价掺杂,(,掺入,F,2,O,5,),时：,对于,M,2-y,O,3,在低价掺杂,(,掺入,F,2,O),时：,知识点对于M2-yO3在高价掺杂(掺入F2O5)时：对于M2,