了解磷、硼和其他半导体材料
引入磷
“掺杂”过程将另一种元素的原子引入硅晶体，以改变其电性能。掺杂剂有三个或五个价电子，与硅的四个相反。磷原子有五个价电子，用于掺杂n型硅（磷提供其第五个自由电子）。
磷原子在晶格中所占据的位置与它所取代的硅原子所占据的位置相同。它的四个价电子接管了它们所取代的四个硅价电子的成键责任。但是第五价电子仍然是自由的，没有成键的责任。当晶体中的硅被许多磷原子取代时，许多自由电子就可用了。在硅晶体中用一个磷原子（含五个价电子）代替一个硅原子，会留下一个额外的、未结合的电子，相对自由地在晶体周围移动。
最常见的掺杂方法是在硅层顶部涂上磷，然后加热表面。这使得磷原子扩散到硅中。然后降低温度，使扩散速率降至零。将磷引入硅中的其他方法包括气体扩散法、液体掺杂剂喷射法以及将磷离子精确地注入硅表面的技术。
引入硼
当然，n型硅本身不能形成电场；也有必要改变一些硅，使其具有相反的电性能。所以它是硼，它有三个价电子，用于掺杂p型硅。硼是在硅加工过程中引入的，硅在硅加工过程中被净化以用于光伏器件。当硼原子在晶格中占据原来由硅原子占据的位置时，有一个键缺少一个电子（换句话说，一个额外的空穴）。在硅晶体中用一个硼原子（含三个价电子）代替一个硅原子会留下一个空穴（缺少一个电子的键），该空穴相对自由地在晶体周围移动。
其他半导体材料。
与硅一样，所有光伏材料必须制成p型和n型配置，以产生光伏电池所需的电场。但是，根据材料的特性，可以采用多种不同的方法来实现。例如，非晶硅的独特结构使得本征层或“i层”成为必要。这种非晶硅的未掺杂层位于n型和p型层之间，形成所谓的“p-i-n”设计。
铜铟二硒化物（CuInSe2）和碲化镉（CdTe）等多晶薄膜在光伏电池中显示出巨大的应用前景。但这些材料不能简单地掺杂以形成n和p层。相反，使用不同材料的层来形成这些层。例如，硫化镉或其他类似材料的“窗口”层用于提供使其成为n型所需的额外电子。CuInSe2本身可以制成p型，而CdTe则得益于由碲化锌（ZnTe）等材料制成的p型层。
砷化镓（GaAs）也进行了类似的改性，通常使用铟、磷或铝，以生产各种n型和p型材料。
- 发表于 2021-10-11 12:22
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