Aceptador (física)

Aceptor  : en la física del estado sólido (también semiconductores ), una impureza en la red cristalina , que le da al cristal un tipo de conductividad de hueco, en el que los huecos son portadores de carga . El término tiene sentido para el tipo de enlace covalente en el cristal.

Los aceptadores son de carga única y de carga múltiple . Por ejemplo, en los cristales de los elementos del Grupo IV de la Tabla Periódica de Elementos ( silicio , germanio ), los elementos del Grupo III ( boro , aluminio , indio , galio ) son aceptores con una sola carga. Dado que los elementos del tercer grupo tienen una valencia de 3, los tres electrones de su capa externa de electrones forman un enlace químico.con tres átomos vecinos, por ejemplo, silicio en una red cúbica, y no hay suficiente electrón para formar un cuarto enlace. Sin embargo, a una temperatura distinta de cero, con cierta probabilidad, el cuarto enlace se forma debido a la captura del cuarto electrón faltante del átomo de silicio. En este caso, el átomo de silicio, privado del 4º electrón, adquiere una carga positiva. La energía del electrón capturado por el aceptor es varios eV mayor que la energía de la parte superior de la banda de valencia . Debido al movimiento térmico de los electrones, un hueco puede llenarse con un electrón tomado de un átomo de silicio vecino, mientras que adquirirá una carga positiva: el hueco se moverá hacia este átomo de silicio. Por lo tanto, podemos suponer que los portadores de carga están moviendo huecos cargados positivamente. Cuando se aplica un campo eléctrico, los agujeros comenzarán a moverse de manera ordenada hacia el cátodo. Naturalmente, los verdaderos portadores de carga siguen siendo los electrones.

Para estimar la energía de enlace de los huecos en los aceptores, a menudo se usa el modelo de un centro similar al hidrógeno , en el que la energía de enlace se encuentra a partir de la solución de la ecuación de Schrödinger para un átomo de hidrógeno , teniendo en cuenta el hecho de que un hueco en un cristal es una cuasipartícula , cuya masa efectiva difiere de la masa de un electrón libre, y además que un hueco no se mueve en el vacío, sino en un medio con una determinada permitividad . Dichos aceptores se denominan superficiales y forman una serie de niveles similares al hidrógeno con energías que se pueden estimar a partir de la fórmula

,

donde  es la energía del nivel del aceptor,  es la energía de la parte superior de la banda de valencia,  es la masa efectiva del hueco,  es la masa de un electrón libre,  es la permitividad del semiconductor,  es la constante de Rydberg ,  es la número cuántico, que toma un valor de 1 a infinito (sin embargo, sólo se expresa con números pequeños ).

Un cálculo más riguroso de la energía del suelo y los estados excitados de los niveles del aceptor requiere tener en cuenta el potencial de impurezas locales, así como la presencia en muchos semiconductores de varias ramas de la ley de dispersión de huecos (huecos ligeros y pesados). Los aceptores cuya energía de enlace es cercana a la energía estimada a partir del modelo similar al hidrógeno se denominan aceptores poco profundos.

Por lo general, las masas efectivas de los huecos son pequeñas en comparación con la masa de un electrón libre. Además, los semiconductores tienen permitividades dieléctricas bastante grandes (del orden de 10), por lo que la energía del aceptor es entre 100 y 1000 veces menor que la energía de un electrón en un átomo de hidrógeno. Es precisamente por estas características que los niveles de aceptor en muchos semiconductores ya están ionizados a temperatura ambiente. Dado este hecho, las funciones de onda de los niveles de aceptor superficial se extienden sobre muchos períodos de la red cristalina, con un radio mucho mayor que el radio de Bohr .

Semiconductor Aceptador ( meV )
GaAs C 26
Ser 28
miligramos 28
Si 35
Si B 45
Alabama 67
Georgia 72
En 160
ge B diez
Alabama diez
Georgia once
En once

Véase también

Enlaces

Literatura