Band formation

1. Band formation

2. Semiconductors Semiconductors are insulators at 0 K and as the temperature rises their conductivity increases. s = ne2t/m* Eg Eg Insulator Metal Semiconductor

3. IV, III-V, II-VI Semiconductors GaAs, AlAs, InAs, InP, GaP, AlP, InN, GaN, AlN, InSb, GaSb, AlSb and ternaries and quaternaries. AxB1-xCyD1-y

5. C, Si ou Ge Usados para eletrônica... Rede cristalina do diamante, do silício e do germânio Rede cúbica de face centrada Rede do diamante Duas redes transladadas de ¼ da diagonal central Cada átomo está ligado a 4 outros

6. Tabela periódica dos elementos III IV V

7. ... e na opto-eletrônica Rede cristalina do GaAs, InP, AlGaAs, InAlAs... Rede Zincblend Ga, In, Al As, P

8. Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Elétrons ligados (BV) Qual a energia necessária para liberar estes elétrons?

9. Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Elétrons livre (BC) Falta de 1 elétron “buraco”

10. E= hc/l E= 1240 /l (eV/nm) E= 1,24 /l (eV/mm)

11. AlAs GaP InP InAs GaxAl1-xAs InxGa1-xP InxGa1-xAs InxAl1-xAs GaAs

12. Semicondutores BC BC Eg Eg Energia do elétron Energia do elétron BV BV Posição Posição Eg pequeno Facilidade para elétrons saírem da BV para a BC Temperaturae luz Probabilidade: exp(-Eg/kT)

13. Mecanismos de condução diferentes Aumento no número de portadores de carga r - T r + T O aumento das vibrações cristalinas dificulta a passagem do elétron r = m/ne2t

14. Nível de Fermi f(E) = 1/(1 + exp((E-EF)/kT)) BC T = 0K T ≠ 0K EF 1 f(E) BV Material intrínseco EF Energia

15. Dopagem p e n • Dopagem n se introduz um elemento com 1 elétron a mais que o átomo a ser substituído. Exemplos: P no lugar de Si, Si no lugar de Ga, S no lugar de As. As impurezas passam a se denominadas doadoras. Haverá um excesso de elétrons para condução. • Dopagem p se introduz um elemento com 1 elétron a menos que o átomo a ser substituído. Exemplos: B no lugar de Si, Si no lugar de As, Zn no lugar de Ga. As impurezas passam a se denominadas aceitadoras. Haverá um excesso de buracos para condução.

16. Dopagem p e n Em relação ao Si: III IV V Si – Ne + 3s2 3p2 B: He + 3s2 3p1 menos um elétron (grupo III) – tipo p As: Ar + 3s2 3p3 mais um elétron (grupo V) – tipo n

17. Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Impureza doadora “Sobra” 1 elétron As Qual a energia necessária para liberar este elétron?

18. Material tipo n BC BC + Ed Ed Energia do elétron Energia do elétron BV BV Posição Posição Do + Ed = D+ + e-

19. Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Si Impureza aceitadora “Falta” 1 elétron B Qual a energia necessária para liberar este elétron?

20. Material tipo p BC BC Energia do elétron Energia do elétron - Ea Ea BV BV Posição Posição Ao + Ea = A- + h+