PN结通常不掺杂六价元素,主要是因为六价元素掺杂后引入的深能级对PN结的电学性能不利。具体原因如下:
深能级特性:六价元素掺杂会在半导体中形成深能级,这些能级位于禁带中,但距离导带较远。这意味着深能级上的电子难以被激发到导带中,从而难以提供足够的自由电子来增强半导体的导电性。
电离能高:六价元素相比五价元素,其电离能更高。这意味着六价元素在掺杂后,其提供的电子更难脱离杂质原子,进入导带,导致导电性提升有限。
稳定性差:六价元素掺杂还可能引入额外的缺陷,如深能级陷阱,这些陷阱会捕获载流子(电子或空穴),进一步降低PN结的导电性能和稳定性。
材料选择限制:六价元素掺杂的适用性也受限于半导体材料本身。例如,氮化镓等特定材料可能需要六价元素掺杂,但这种情况较为特殊,并不适用于所有半导体材料。
PN结通常选择五价元素(如磷、砷)进行掺杂,这些元素能形成浅能级,有助于在禁带中引入更多自由电子,从而显著提升半导体的导电性能。
PN结不掺杂六价元素的原因在于其深能级特性、高电离能和可能引入的缺陷,这些因素都会削弱PN结的电学性能。