等電子陷阱

　　固體中的等電子雜質以短程作用為主的俘獲電子或空穴所形成的束縛態。所謂等電子雜質系指與點陣中被替代的原子處於週期表中同一族的其他原子。例如 GaP中取代P位的N或Bi原子。等電子雜質本身是電中性的，但由於它與被替代的原子有不同的電負性和原子半徑，這些差異會產生以短程作用為主的雜質勢，可以俘獲電子(或空穴)。當這種雜質勢的絕對值大於電子(或空穴)所處的能帶的平均帶寬或電子的有效“動能”時，能帶中的電子（或空穴）便可能被等電子雜質所俘獲並造成電子（或空穴）束縛態態。相對於點陣原子而言，通常電負性大的等電子雜質形成電子束縛態，反之形成空穴束縛態。前者又稱等電子受主，後者為等電子施主。這是兩種最基本的等電子陷阱。此外，實驗上已確認：不僅孤立的等電子雜質，而且不同距離的兩個等電子雜質聯合成對，例如GaP中的NN_i對（i=1，2，…分別表示處於第一近鄰、第二近鄰……等的NN對）也可以形成等電子陷阱。

　　1968年後，又從實驗研究中發展瞭等電子陷阱的概念，認為半導體中某些處於最近鄰的施主－受主對，例如GaP中的Zn-O對及Cd－O對(盡管這些不是等電子雜質)，實際上類似於晶體中的中性分子。它們也以短程作用束縛電子，構成等電子陷阱。

　　等電子陷阱通過短程勢俘獲電子(或空穴)之後，成為負電（或正電）中心，可以借助長程庫侖作用吸引一個空穴（或電子），於是形成瞭等電子陷阱上的束縛激子。因為這種束縛激子(至少其中有一個載流子)在正常空間中是非常局域化的，根據量子力學的測不準關系，它在動量空間的波函數相當彌散，使得處於佈裡淵區內動量不為零的電子在動量為零處波函數也有相當幅度。這樣，就和空穴波函數有大的交疊。因而有可能實現準直接躍遷而使輻射復合幾率顯著提高。在間接帶隙的材料中，引入適當的等電子雜質，就可使發光效率獲得顯著提高。這一原理已在GaP和GaAsP發光二極管的制造中被廣泛應用。

　　

參考書目

　J.I.Pankove， Optical Processes in Semiconduct-ors，Prentice-Hall，Englewood Cliffs，New York，1971.