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等电子陷阱

以短程作用为主的俘获电子或空穴所形成的束缚态

固体中的等电子杂质以短程作用为主的俘获电子或空穴所形成的束缚态。所谓等电子杂质系指与点阵中被替代的原子处于周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。等电子杂质本身是电中性的,但由于它与被替代的原子有不同的电负性和原子半径，这些差异会产生以短程作用为主的杂质势，可以俘获电子(或空穴)。当这种杂质势的绝对值大于电子(或空穴)所处的能带的平均带宽或电子的有效“动能”时，能带中的电子（或空穴）便可能被等电子杂质所俘获并造成电子（或空穴）束缚态。相对于点阵原子而言，通常电负性大的等电子杂质形成电子束缚态，反之形成空穴束缚态。前者又称等电子受主，后者为等电子施主。这是两种最基本的等电子陷阱。

简介
固体中的等电子杂质以短程作用为主的俘获电子或空穴所形成的束缚态。所谓等电子杂质系指与点阵中被替代的原子处于周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。等电子杂质本身是电中性的,但由于它与被替代的原子有不同的电负性和原子半径，这些差异会产生以短程作用为主的杂质势，可以俘获电子(或空穴)。当这种杂质势的绝对值大于电子(或空穴)所处的能带的平均带宽或电子的有效“动能”时，能带中的电子（或空穴）便可能被等电子杂质所俘获并造成电子（或空穴）束缚态。相对于点阵原子而言，通常电负性大的等电子杂质形成电子束缚态，反之形成空穴束缚态。前者又称等电子受主，后者为等电子施主。这是两种最基本的等电子陷阱。此外，实验上已确认：不仅孤立的等电子杂质，而且不同距离的两个等电子杂质联合成对，例如GaP中的NNi对（i=1,2,…分别表示处于第一近邻、第二近邻……等的NN对）也可以形成等电子陷阱。
研究历程
1968年后，又从实验研究中发展了等电子陷阱的概念，认为半导体中某些处于最近邻的施主－受主对，例如GaP中的Zn-O对及Cd－O对(尽管这些不是等电子杂质)，实际上类似于晶体中的中性分子。它们也以短程作用束缚电子，构成等电子陷阱。
等电子陷阱通过短程势俘获电子(或空穴)之后，成为负电（或正电）中心，可以借助长程库仑作用吸引一个空穴（或电子），于是形成了等电子陷阱上的束缚激子。因为这种束缚激子(至少其中有一个载流子)在正常空间中是非常局域化的,根据量子力学的测不准关系,它在动量空间的波函数相当弥散，使得处于布里渊区内动量不为零的电子在动量为零处波函数也有相当幅度。这样，就和空穴波函数有大的交叠。因而有可能实现准直接跃迁而使辐射复合几率显著提高。在间接带隙的材料中，引入适当的等电子杂质，就可使发光效率获得显著提高。这一原理已在GaP和GaAsP发光二极管的制造中被广泛应用。
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