半導体物性

n型シリコンを極低温まで冷やしたとき、キャリア密度が大きく減少する理由として正しいものはどれか。

  1. A温度が下がると不純物の数が減るため
  2. B低温では移動度が0になるため
  3. C熱エネルギーが不足し、ドナーから電子が伝導帯に励起されなくなるため(キャリアのフリーズアウト)
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正解：C. 熱エネルギーが不足し、ドナーから電子が伝導帯に励起されなくなるため(キャリアのフリーズアウト)

ドナー準位は浅いとはいえ、電子を伝導帯に出すには少しの熱エネルギーが必要です。極低温ではそのエネルギーが不足し、電子がドナーに束縛されたままになるため、キャリア密度が大きく減ります。これをキャリアのフリーズアウトといいます。

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