Impureté qui capte des électrons du semi-conducteur et crée des trous. Pour le silicium, il s'agit d'éléments du groupe III comme le bore (B), qui donnent un semi-conducteur de type p.
Nom japonais: アクセプタ
« Accepteur » apparaît dans 9 questions d'entraînement réparties sur 3 thèmes, dont Physique des semi-conducteurs, Semi-conducteurs composés, Implantation ionique.
Domaine: Physique des semi-conducteurs
Les atomes de silicium partagent quatre électrons de valence avec leurs voisins. Un atome du groupe III comme le bore se substitue au silicium mais n'en possède que trois, ce qui laisse une liaison incomplète. Avec très peu d'énergie, un électron de la bande de valence vient compléter cette liaison : le bore devient un ion négatif fixe et un trou mobile apparaît dans la bande de valence. Le niveau accepteur du bore se situe environ 0,045 eV au-dessus de la bande de valence, ce qui est faible devant l'énergie thermique à température ambiante : presque tous les accepteurs sont donc ionisés et la concentration de trous est à peu près égale à la concentration d'accepteurs. À très basse température, les trous se recapturent sur les accepteurs (gel des porteurs).
Les donneurs en sont l'image inversée : les atomes du groupe V comme le phosphore et l'arsenic ont un électron en trop, se situent environ 0,045 à 0,054 eV sous la bande de conduction et deviennent des ions positifs fixes. Si les deux types sont présents, ils se compensent, et le dopage net est leur différence. Comme le produit des concentrations d'électrons et de trous reste égal à ni² à l'équilibre, une région de type p contient très peu d'électrons, qui y sont les porteurs minoritaires. Dans les semi-conducteurs composés, le rôle peut dépendre du site : le silicium dans le GaAs est donneur sur un site gallium mais accepteur sur un site arsenic ; on dit qu'il est amphotère.
Dans une jonction pn, la zone de déplétion côté p contient des ions accepteurs négatifs non compensés, qui fixent le champ interne et la capacité de jonction. Dans un nMOSFET, un canal de type p plus fortement dopé contient davantage de charge d'accepteurs en déplétion et a un potentiel de Fermi plus élevé, ce qui augmente la tension de seuil : c'est ainsi que les implantations de canal ajustent Vth. Le bore est léger et diffuse rapidement : les jonctions p+ peu profondes utilisent donc des implantations à basse énergie ou au BF2. L'indium, plus lourd, diffuse lentement et a été utilisé pour des profils rétrogrades et des halos abrupts, mais son niveau plus profond, d'environ 0,16 eV, fait qu'il n'est que partiellement ionisé.
Les matériaux à large bande interdite rendent les accepteurs plus difficiles à exploiter. Dans le GaN, l'accepteur standard, le magnésium, se situe environ 0,2 eV au-dessus de la bande de valence, si bien que seuls quelques pour cent sont ionisés à température ambiante : des concentrations de Mg supérieures à 10¹⁹ cm⁻³ ne donnent que 10¹⁷ à 10¹⁸ trous par cm³. Pendant la croissance MOCVD, l'hydrogène se lie aussi au Mg et le passive, ce qui rend la couche très résistive. On a découvert que l'irradiation par faisceau d'électrons, puis le recuit vers 700 °C sous azote, activent les accepteurs, étape qui a rendu possibles des LED et des lasers bleus exploitables.
Réponse : B. Il devient un semi-conducteur de type n dont les porteurs majoritaires sont les électrons
Le phosphore, élément du groupe V, possède 5 électrons de valence : un électron reste inutilisé dans les liaisons covalentes du silicium (groupe IV). Cet électron n'est que faiblement lié à un niveau peu profond d'environ 0,045 eV, si bien qu'à température ambiante presque tous passent dans la bande de conduction et deviennent électrons de conduction. Une telle impureté est appelée donneur et produit un semi-conducteur de type n. L'arsenic (As) et l'antimoine (Sb) sont aussi des donneurs. Pour obtenir un type p, on ajoute un élément du groupe III (accepteur) tel que le bore (B).
Réponse : A. Très près du bas de la bande de conduction (environ 0,045 eV en dessous)
Le niveau donneur du phosphore est très peu profond, à environ 0,045 eV sous le bas de la bande de conduction : même l'énergie thermique ambiante (environ 0,026 eV) suffit à l'ioniser presque entièrement et à fournir des électrons. L'arsenic se situe à environ 0,054 eV, et le niveau accepteur du bore à environ 0,045 eV au-dessus de la bande de valence. Les niveaux peu profonds, dont la liaison est affaiblie par la permittivité du matériau hôte, s'estiment avec le modèle de l'atome d'hydrogène. Les niveaux profonds proches du milieu de la bande interdite proviennent d'impuretés comme l'or et agissent comme centres de recombinaison.
Un accepteur (du groupe III dans le silicium, comme le bore) capte un électron de la bande de valence, laissant un trou et rendant le matériau de type p. Un donneur (du groupe V, comme le phosphore) cède un électron à la bande de conduction, rendant le matériau de type n.
Le bore possède un niveau peu profond, environ 0,045 eV au-dessus de la bande de valence : il est donc presque entièrement ionisé à température ambiante, et il est très soluble dans le silicium. Son inconvénient est sa diffusion rapide, qui rend plus difficile la formation de jonctions très peu profondes.
Son accepteur, le magnésium, est profond, environ 0,2 eV, si bien que seuls quelques pour cent sont ionisés, et l'hydrogène issu de la croissance passive le Mg jusqu'à ce qu'un recuit ou un traitement par faisceau d'électrons l'active.
Pour obtenir un type p, on ajoute un élément du groupe III (accepteur) tel que le bore (B).
Quelle description est correcte lorsqu'on ajoute du phospho…L'arsenic se situe à environ 0,054 eV, et le niveau accepteur du bore à environ 0,045 eV au-dessus de la bande de valence.
Quelle position dans la bande interdite du niveau donneur c…Le principe du dopage consiste à introduire un élément du groupe V (phosphore, etc.), qui a un électron de valence de plus, comme donneur, ou un élément du groupe III (bore, etc.), qui en a un de moins, comme accepteur.
Combien d'électrons de valence (électrons de la couche exte…Le bore est l'accepteur typique du silicium ; son niveau, à environ 0,045 eV au-dessus de la bande de valence, est peu profond et presque entièrement ionisé à température ambiante.
Quelle description est correcte lorsqu'on ajoute du bore (B…Le dopage p du GaN utilise le magnésium, mais son niveau accepteur, situé environ 0,2 eV au-dessus de la bande de valence, est profond et seuls quelques % sont ionisés à température ambiante.
Quelle impureté est typiquement utilisée pour réaliser des …Donneur GaN (nitrure de gallium) Bande interdite (bandgap) GaAs (arséniure de gallium) MOCVD (épitaxie en phase vapeur aux organométalliques) RIE (gravure ionique réactive) Recuit Implantation ionique CMOS Solubilité limite