Universidade Estadual de Campinas Instituto de Qu´ımica ...

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introduzindo assim um nível de energia ED logo abaixo da banda de condução (Figura 1.4 (a)). A diferença de energia entre este nível introduzido e a banda de condução do semicondutor é de apenas cerca de 50 meV. À temperatura ambiente, muitos destes átomos doadores estão ionizados, isto é, seus elétrons estão em Ec enquanto cargas positivas e isoladas são formadas em ED (Figura 1.4(a)) 27 . Figura 1.4: (a) Inserção de impureza do tipo n junto a rede de átomos de Si e a introdução de um nível ED de energia logo abaixo de EC. (b) Dopagem com impureza do tipo p e introdução de um nível EA logo acima de EV . Caso a quantidade de dopantes seja de 1 ppm, a densidade de doadores, ND, éde aproximadamente 5 x 10 16 cm −3 , sendo esta também a densidade de elétrons n na banda de condução. Neste caso, a condutividade elétrica do semicondutor pode ser claramente 20
atribuída aos elétrons n em Ec, osquaissão também chamados de portadores majoritários. As lacunas, as quais tem uma pequena contribuição na condutividade do material são chamadas de portadores minoritários, assim um semicondutor dopado com átomos doadores é chamado de um semicondutor do tipo n 27 . Por outro lado, se impurezas como boro forem introduzidas junto a rede cristalina do semicondutor, um nível de energia EA será criado logo acima da banda de valência (Figura 1.4(b)). Como dopantes desta natureza apresentam um elétron a menos em sua banda de valência em relação ao silício, sítios aceitadores de elétrons são criados em EA. Desta forma, elétrons da banda de valência dos átomos de Si são através de excitação térmica, excitados para estes sítios, criando consecutivamente lacunas que podem se deslocar livremente pela banda de valência do semicondutor. De um modo geral, dopantes pertencentes a família IIIA são concebidos como impurezas aceitadoras, e logo a densidade de aceitadores, nA, é também a mesma da densidade de lacunas geradas na banda de valência. Neste caso, as lacunas são os portadores majoritários, enquanto os elétrons são os minoritários, sendo o semicondutor do tipo p 27 . Os semicondutores e o nível de Fermi Um importante conceito na descrição de materiais semicondutores éonível de Fermi (EF ), o qual é definido como a energia onde a probabilidade de ocupação de um nível de energia (E) por um elétron no 0 K é 1/2. Matematicamente, o nível de Fermi pode ser descrito através da seguinte função de distribuição de Fermi-Dirac 23 : 21
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5. TRABALHOS FUTUROS • Como etapa
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Referências Bibliográficas [1] B.
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[92] A. Poghossian, M. H. Abouzar,
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