Félvezetők

IDevice Icon Bevezetés:
Ebben a témakörben azokat a félvezető-fizikai alapismeretetket elevenítjük fel, amelyekre a félvezetők optikai tulajdonságainak (lásd 2. témakör ), illetve e tulajdonságok két fontos alkalmazási területének (lásd 3. és 4. témakör) a bemutatásához feltétlenül szükség van. Az igényelt általános-, ill előismereteket a következő leckék keretében tekintjük át:
  • Félvezető tulajdonságok
  • Félvezető anyagok
  • Elektronok és lyukak koncentrációja félvezetőkben
  • Töltéshordozók generálása, rekombinációja és injektálása
  • Félvezető átmenetek

IDevice Icon Előismeretek:

Elektroniai, kvantummechnikai, és szilárdtestfizikai alapismeretek.

Előismeretként hasznos kurzusok: Elektromosságtan (FBN304E), Elektronika (FBN434E), Kondenzált anyagok fizikája (FBN506E), Kvantumfizika alapjai (FBN425E).


Félvezetők közé soroljuk azokat a kristályos vagy amorf szilárd anyagokat, amelyek vezetőképessége – jellemző módon – a fémekre megadott alsó és a szigetelőkre megadott felső hatát értékek közé esik. Szobahőmérsékleten tehát a félvezetők $10^{4}(\mathrm {\Omega cm)}^{-1}$ és $10^{-10}(\mathrm {\Omega cm)}^{-1}$ közötti fajlagos vezetőképességgel rendelkeznek. Megjegyezzük, hogy a vezetőképesség helyett az anyagokat a vezetési elektronok számával is jellemezhetjük. Fémekben a vezetési elektronok koncentrációja – szobahőmérsékleten – általában nagyobb, mint $10^{22}\mathrm {cm}^{-3}$, míg félvezetőkben ennél jóval kisebb; egy jól vezető germániumban pl. $10^{13}\mathrm {cm}^{-3}$, egy rosszul vezető szilíciumban pedig $10^{10}\mathrm {cm}^{-3}$ nagyságrendű.

A fajlagos vezetőképesség (vagy a fajlagos ellenállás) nagysága nem szolgál egyértelmű kritériumként a szilárdtestek (fémek, szigetelők, félvezetők) osztályozásához. Ugyanis, különösen a félvezető anyagok elektromos vezetőképessége erős függést mutat a hőmérséklettől, az idegen (a szennyező, az adalékolt vagy a szándékosan bevitt) atomok koncentrációjától és fajtájától, a fénnyel való megvilágítástól, az anyag belső szerkezetétől, hibáitól, stb. Az észlelt speciális félvezető tulajdonságok körét tovább bővítve a félvezető anyagok sávszerkezetével, a félvezető átmenetekkel és a heteroszerkezetekkel kapcsolatos tulajdonságokkal, fontos alkalmazási lehetőségeket nyerünk például az elektronika, a fotonika és az optoelektronika számára. Megjegyezzük, hogy elektronikus félvezető készülékeket többnyire szilícium (Si) félvezető anyagból készítenek, míg az optoelektronikai félvezető eszközöket gyakran három – vagy négy komponensből álló félvezető vegyületek – pl. InGaAsP és AlInGaN – felhasználásával állítanak elő.

Licensed under the Creative Commons Attribution 3.0 License

Félvezető optika