Onzuiverheid die elektronen uit een halfgeleider opneemt en zo gaten (holes) doet ontstaan. In silicium zijn dat elementen uit groep III zoals boor (B), waarmee een p-type halfgeleider wordt gemaakt.
Japanse benaming: アクセプタ
“Acceptor” komt voor in 8 oefenvragen uit 3 onderwerpen, bijv. Halfgeleiderfysica, Ionenimplantatie, Verbindingshalfgeleiders.
Vakgebied: Halfgeleiderfysica
Siliciumatomen delen vier valentie-elektronen met hun buren. Een atoom uit groep III zoals boor neemt de plaats van silicium in, maar heeft er maar drie, waardoor één binding onvolledig blijft. Met zeer weinig energie vult een elektron uit de valentieband die binding, zodat het booratoom een vast negatief ion wordt en er een beweeglijk gat in de valentieband verschijnt. Het acceptorniveau van boor ligt ongeveer 0,045 eV boven de valentieband, klein vergeleken met de thermische energie bij kamertemperatuur, dus vrijwel alle acceptoren zijn geïoniseerd en de gatenconcentratie is ruwweg gelijk aan de acceptorconcentratie. Bij zeer lage temperaturen vriezen de gaten terug op de acceptoren uit.
Donoren zijn het spiegelbeeld: atomen uit groep V zoals fosfor en arseen hebben één elektron extra, liggen ongeveer 0,045–0,054 eV onder de geleidingsband en worden vaste positieve ionen. Als beide typen aanwezig zijn, compenseren ze elkaar en is de netto dotering het verschil. Omdat het product van elektronen- en gatenconcentratie in evenwicht gelijk blijft aan ni², heeft een p-type gebied zeer weinig elektronen, de minderheidsladingdragers. In verbindingshalfgeleiders kan de rol afhangen van de roosterplaats: silicium in GaAs is een donor op een galliumplaats maar een acceptor op een arseenplaats, en wordt daarom amfoteer genoemd.
In een pn-junctie bevat de depletiezone aan de p-zijde ongecompenseerde negatieve acceptorionen, die het ingebouwde veld en de junctiecapaciteit bepalen. In een nMOSFET bevat een zwaarder gedoteerd p-type kanaal meer acceptorlading in depletie en heeft het een grotere Fermi-potentiaal, wat de drempelspanning verhoogt; zo stellen kanaalimplantaties Vth in. Boor is licht en diffundeert snel, dus ondiepe p+-junctions gebruiken implantaties met lage energie of met BF2. Het zwaardere indium diffundeert langzaam en is gebruikt voor steile retrograde en halo-profielen, maar door zijn diepere niveau van ongeveer 0,16 eV is het maar gedeeltelijk geïoniseerd.
Materialen met een brede bandgap maken acceptoren lastiger te gebruiken. In GaN ligt de standaardacceptor, magnesium, ongeveer 0,2 eV boven de valentieband, dus maar een paar procent ioniseert bij kamertemperatuur: Mg-concentraties boven 10¹⁹ cm⁻³ leveren slechts 10¹⁷–10¹⁸ gaten per cm³ op. Tijdens MOCVD-groei bindt waterstof zich bovendien aan Mg en passiveert het, waardoor de laag sterk resistief blijft. Er werd ontdekt dat bestraling met een elektronenbundel, en later gloeien bij ongeveer 700 °C in stikstof, de acceptoren activeert, de stap die praktische blauwe leds en lasers mogelijk maakte.
Antwoord: B. Er ontstaat een n-type halfgeleider met elektronen als meerderheidsladingdragers
Fosfor behoort tot groep V en heeft 5 valentie-elektronen, zodat bij de covalente bindingen van silicium (groep IV) één elektron overblijft. Dit elektron is slechts zwak gebonden op een ondiep niveau van ca. 0,045 eV, en komt bij kamertemperatuur vrijwel volledig in de geleidingsband terecht als geleidingselektron. Zo’n onzuiverheid heet donor en er ontstaat een n-type halfgeleider. Ook arseen (As) en antimoon (Sb) zijn donoren. Voor p-type wordt een element uit groep III zoals boor (B) toegevoegd (acceptor).
Antwoord: B. 4
Silicium is een element uit groep IV (groep 14) met 4 valentie-elektronen, en vormt in het kristal covalente bindingen met 4 naburige atomen door telkens één elektron in te brengen. Omdat alle valentie-elektronen voor binding worden gebruikt, vloeit er in een zuiver kristal vrijwel geen stroom. De basis van dotering is dat een element uit groep V met één valentie-elektron meer (zoals fosfor) een donor wordt en een element uit groep III met één minder (zoals boor) een acceptor.
Een acceptor (in silicium groep III, zoals boor) neemt een elektron uit de valentieband op, laat een gat achter en maakt het materiaal p-type. Een donor (groep V, zoals fosfor) geeft een elektron af aan de geleidingsband en maakt het n-type.
Boor heeft een ondiep niveau van ongeveer 0,045 eV boven de valentieband, dus het is bij kamertemperatuur vrijwel volledig geïoniseerd, en het lost goed op in silicium. Het nadeel is de snelle diffusie, die het vormen van zeer ondiepe junctions bemoeilijkt.
De magnesiumacceptor is diep, ongeveer 0,2 eV, dus maar een paar procent ioniseert, en waterstof uit de groei passiveert Mg totdat een anneal of een behandeling met een elektronenbundel het activeert.
Voor p-type wordt een element uit groep III zoals boor (B) toegevoegd (acceptor).
Welke uitspraak is juist wanneer fosfor (P) als dopant aan …De basis van dotering is dat een element uit groep V met één valentie-elektron meer (zoals fosfor) een donor wordt en een element uit groep III met één minder (zoals boor) een acceptor.
Hoeveel valentie-elektronen (buitenste-schilelektronen) hee…Boor is de typische acceptor in silicium, met een ondiep niveau van ca.
Welke uitspraak is juist wanneer boor (B) als onzuiverheid …Komt het daarentegen op de plaats van arseen uit groep V, dan ontbreekt er één elektron en werkt het als acceptor.
Op welke plaats komt silicium voornamelijk terecht wanneer …Waterstof afkomstig van onder meer de ammoniak als MOCVD-grondstof bindt aan Mg en vormt Mg-H-complexen, waardoor de acceptor niet werkt.
Wat is de belangrijkste reden dat met Mg gedoteerd GaN dat …Donor Numerieke apertuur (NA) Ionenimplantatie GaAs (galliumarsenide) GaN (galliumnitride) MOCVD (metaalorganische dampafzetting) Gloeien (annealing) CMOS Oplosbaarheid (solid solubility) Auger-recombinatie