Статистика НЗ в собственных материалах: Ge, GaAs
Автор: Looperurer • Апрель 24, 2020 • Лабораторная работа • 834 Слов (4 Страниц) • 307 Просмотры
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
“Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники”
Факультет радиотехники и электроники
Кафедра микро- и наноэлектроники
Дисциплина «физика твёрдого тела»
Отчёт (исправленный)
по заданию
«Статистика НЗ в собственных материалах: Ge, GaAs»
Выполнил:
Гр 842791/1
Минск 2020
Цели работы:
- Определить ni и pi;
- Определить тип электропроводности собственного GaAs;
- Определить коэффициент Холла для собственного GaAs.
Начальные и справочные данные:
Все данные были взяты из конспекта и книги «Физика полупроводников» Шалимовой К. В.
Формула для расчета ni и pi:
[pic 1]
Формула для расчета ширины Eg:
[pic 2]
Для наших расчетов «сверх» точность не нужна, поэтому третьим и далее слагаемыми можно пренебречь.
Eg0 – ширина запрещенной зоны при 0° К (для Ge – 0,74 эВ, для GaAs –
1,52 эВ);
β – температурный коэффициент (для Ge – 3,9 ∙ 10-4 эВ/к, для GaAs –
4,3 ∙ 10-4 эВ/К).
Формулы для расчета NC и NV:
[pic 3]
Эффективные массы электронов и дырок для Ge – 5,1 ∙ 10-31 кг, 3,5 ∙ 10-31 и для GaAs – 6,2 ∙ 10-32, 4,4 ∙ 10-31 кг соответственно.
Формулы для расчета электропроводности:
[pic 4]
Подвижность электронов и дырок для GaAs – 8500 см2 (В ∙ с) и 400
см2 (В ∙ с) соответственно.
Формула для расчета эффекта Холла:
[pic 5]
Ход работы
По формуле (2) рассчитывается ширина запрещенной зоны для Ge и GaAs. Результаты приведены в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты расчетов ширины запрещенной зоны для Ge и GaAs
Температура, °К | Eg для Ge, эВ | Eg для GaAs, эВ |
200 | 0,662 | 1,434 |
250 | 0,643 | 1,413 |
300 | 0,623 | 1,391 |
350 | 0,604 | 1,370 |
400 | 0,584 | 1,348 |
[pic 6]
Рис. 1 – График зависимости Eg Ge и GaAs от температуры
Как видно из графика, ширина запрещенной зоны немного уменьшится при повышении температуры.
Далее, с помощью формулы (3) рассчитаем значения NC и NV для Ge и GaAs. Результаты приведены в таблице 2.
Таблица 2 – Результаты расчетов NC и NV для Ge и GaAs
Температура, °К | Ge | GaAs | ||
NC, см-3 | NV, см-3 | NC, см-3 | NV, см-3 | |
200 | 5,73 ∙ 10-18 | 3,26 ∙ 10-18 | 2,43 ∙ 10-17 | 4,60 ∙ 10-18 |
250 | 8,01 ∙ 10-18 | 4,55 ∙ 10-18 | 3,40 ∙ 10-17 | 6,42 ∙ 10-18 |
300 | 1,05 ∙ 10-19 | 5,99 ∙ 10-18 | 4,47 ∙ 10-17 | 8,44 ∙ 10-18 |
350 | 1,32 ∙ 10-19 | 7,55 ∙ 10-18 | 5,63 ∙ 10-17 | 1,06 ∙ 10-19 |
400 | 1,62 ∙ 10-19 | 9,22 ∙ 10-18 | 6,87 ∙ 10-17 | 1,30 ∙ 10-19 |
...