도핑(반도체)

Doping (semiconductor)

반도체 생산에서 도핑은 전기적, 광학적 및 구조적 특성을 변조하기 위해 불순물을 의도적으로 고유 반도체에 도입하는 것이다.도프된 재료를 외인성 반도체라고 합니다.

적은 수의 도판트 원자는 반도체가 전기를 전도하는 능력을 바꿀 수 있다.1억 원자에 도판트 원자가 1개씩 첨가되면 도핑은 낮거나 가볍다고 한다.도판트 원자가 더 많이 첨가될 때, 약 10,000개의 원자당 1개 정도의 도핑은 하이 또는 헤비라고 불립니다.이는 종종 n형 도핑의 경우 n+, p형 도핑의 경우 p+로 나타난다.(도핑 메커니즘에 대한 자세한 설명은 반도체 관련 기사를 참조하십시오.)반도체보다 도체처럼 작용할 정도로 높은 수준으로 도핑된 반도체를 퇴화반도체라고 한다.반도체는 p와 n이 같은 양이면 i형 반도체로 간주할 수 있다.

인광기와 섬광기의 맥락에서 도핑은 활성화로 더 잘 알려져 있다. 이는 반도체의 도판트 활성화와 혼동해서는 안 된다.도핑은 또한 일부 색소의 색을 조절하기 위해 사용된다.

역사

반도체(도핑)에서 불순물의 영향은 결정 전파 검출기 및 셀렌 정류기와 같은 장치에서 경험적으로 오랫동안 알려져 왔다.예를 들어 1885년 쉘포드 비드웰과 1930년 독일 과학자 베른하르트 구든은 각각 반도체의 특성이 반도체에 포함된 [1][2]불순물 때문이라고 독립적으로 보고했다.제2차 세계대전 중 Sperry Gyroscope Company에서 일하던 John Robert Woodyard에 의해 도핑 과정이 공식적으로 개발되었다.도핑이라는 단어는 사용되지 않지만, 1950년에 발표된 그의 미국 특허는 정류 [3]장치를 만들기 위해 주기율표의 질소 컬럼에서 게르마늄에 미량의 고체 원소를 첨가하는 방법을 기술하고 있다.레이더에 대한 그의 연구 요구는 우디어드가 반도체 도핑에 대한 더 이상의 연구를 추구하는 것을 방해했다.

비슷한 작업은 Gordon K에 의해 Bell Labs에서 수행되었다. 1953년 [4]미국 특허가 발행된 틸과 모건 스파크스.

우디어드의 이전 특허는 Sperry [5]Rand에 의한 광범위한 소송의 근거가 되었다.

캐리어 농도

사용된 도판트의 농도는 많은 전기적 특성에 영향을 미칩니다.가장 중요한 것은 물질의 전하 캐리어 농도입니다.열평형 상태의 고유 반도체에서는 전자와 정공의 농도는 동등하다.그것은,

열평형 상태의 비내성 반도체에서 그 관계는 (저도핑의 경우) 다음과 같이 됩니다.

여기서0 n은 전도성 전자의 농도0, p는 전도성 홀 농도, n은i 물질의 고유 캐리어 농도이다.고유 캐리어 농도는 재료마다 다르며 온도에 따라 달라집니다.예를 들어, 실리콘의 n은i [6]실온에서 300 켈빈으로 약 1.08×1010−3 cm입니다.

일반적으로 도핑이 증가하면 캐리어 농도가 높아지기 때문에 전도성이 높아집니다.퇴화(매우 고도로 도핑된) 반도체는 금속에 버금가는 전도도를 가지며 금속을 대체하는 집적회로에서 종종 사용됩니다.종종 반도체에서 상대적인 도핑 농도를 나타내기 위해 위 첨자 더하기 및 마이너스 기호가 사용됩니다.예를+ 들어 n은 높은 도핑 농도를 가진 n형 반도체를 의미한다.마찬가지로− p는 매우 가볍게 도핑된 p-타입 재료를 나타냅니다.도핑의 퇴화 수준도 베이스 반도체에 대한 불순물 농도가 낮음을 의미한다.고유결정 실리콘은 약 5×10개의 원자22/cm가3 있다.실리콘 반도체의 도핑 농도는 10cm에서−318 10cm−3 사이일13 수 있습니다.도핑 농도가 약18 10cm를−3 넘으면 상온에서 퇴화되는 것으로 간주됩니다.퇴행성 도프 실리콘은 실리콘에 대한 불순물 비율을 1000ppm 정도로 함유하고 있다.이 비율은 매우 가볍게 도핑된 실리콘에서 10억분의 1로 줄일 수 있습니다.일반적인 농도 값은 이 범위에 속하며 반도체가 의도하는 디바이스에서 원하는 특성을 생성하도록 조정됩니다.

밴드 구조에 미치는 영향

전진 바이어스 모드에서 PN 접합 동작의 밴드 다이어그램으로 감소된 고갈 폭을 보여줍니다.p접합부와 n접합부는 모두15 1×10/cm3 도핑 레벨로 도핑되어 약 0.59V의 전위가 내장된다.전하 프로파일 축소를 통해 감소된 공핍폭을 추정할 수 있다.전방향이 증가함에 따라 노출되는 도판트가 적어지기 때문이다.

좋은 결정으로 반도체를 도핑하면 밴드 갭 내에 허용되는 에너지 상태가 도입되지만 도판트 유형에 해당하는 에너지 대역에 매우 근접합니다.즉, 전자공여 불순물은 전도대 부근에 상태를 형성하고 전자수용체 불순물은 원자가대 부근에 상태를 형성한다.이러한 에너지 상태와 가장 가까운 에너지 대역 사이의 간격은 일반적으로 도판트 사이트 결합 에너지 또는 E라고B 하며 상대적으로 작습니다.예를 들어 실리콘 벌크에서 붕소의 E는B 0.045 eV인데 비해 실리콘의 밴드 갭은 약 1.12 eV입니다.E는 매우 작기 때문에B, 실온은 실질적으로 모든 도판트 원자를 열전리하고 전도대 또는 원자가대에서 자유 전하 캐리어를 만들 수 있을 만큼 충분히 뜨겁다.

도판트는 또한 페르미 수준에 상대적인 에너지 띠를 이동시키는 중요한 효과를 가지고 있다.농도가 가장 높은 도판트에 해당하는 에너지 대역은 페르미 레벨에 가까워집니다.페르미 레벨이 열역학적 평형 상태에서 시스템에서 일정하게 유지되어야 하기 때문에, 인터페이스가 충분히 깨끗하게 만들어질 수 있다면, 다른 특성을 가진 재료의 층을 쌓는 것은 밴드 굽힘에 의해 유도되는 많은 유용한 전기적 특성으로 이어집니다.예를 들어 p-n 접합부의 특성은 p-type 및 n-type 재료의 접촉 영역에 밴드를 정렬할 필요가 있기 때문에 발생하는 밴드 벤딩에 기인합니다.이 효과는 밴드 다이어그램에 나타나 있습니다.밴드 다이어그램은 일반적으로 원자가 밴드 및 전도 밴드 가장자리 대 일부 공간 차원(종종 x로 표시됨)의 변동을 나타냅니다.페르미 레벨은 보통 도표에도 표시되어 있습니다.때로는 도핑이 없는 경우의 페르미 수준인 본질적인 페르미 수준i E가 나타나기도 한다.이 그림들은 많은 종류의 반도체 소자의 작동을 설명하는 데 유용하다.

캐리어 농도와의 관계(낮은 도핑)

낮은 수준의 도핑의 경우 관련 에너지 상태는 전자(전류 밴드) 또는 구멍(원자가 밴드)에 의해 희박하게 채워집니다.Maxwell-Boltzmann 통계를 통해 Pauli 배제를 무시함으로써 전자 및 홀 캐리어 농도에 대한 간단한 식을 작성할 수 있다.

여기서F E는 페르미 준위, E는C 전도 대역의 최소 에너지, E는V 원자가 대역의 최대 에너지입니다.이 값들은 다음을 통한 고유 농도의[7] 값과 관련이 있습니다.

E – EV(밴드 갭)는 도핑에 따라 변화하지 않으므로C 도핑 수준과 무관한 발현이다.

농도 인자 N(TCV)과 N(T)은 다음과 같이 주어진다.

여기서e* m과h* m은 각각 전자의 유효 질량과 홀의 상태 밀도이며,[7] 온도에 따라 대략 일정한 양이다.

도핑 및 합성 기술

결정 성장 중 도핑

일부 도판트는 (보통 실리콘) 불레가 Czochralski 방법으로 성장하여 각 웨이퍼에 거의 균일한 초기 [8]도핑을 제공하기 때문에 첨가됩니다.

또는 반도체 디바이스의 합성은 기상 에피택시의 사용을 포함할 수 있다.기상 에피택시에서는 도판트 전구체를 포함한 가스를 리액터에 도입할 수 있다.예를 들어 비화갈륨의 n형 가스도핑의 경우 황화수소를 첨가하여 [9]황을 함유시킨다.이 공정은 표면에 [10]유황이 일정하게 농축되어 있는 것이 특징이다.일반적으로 반도체의 경우 원하는 전자 [11]특성을 얻기 위해 웨이퍼의 매우 얇은 층만 도핑하면 됩니다.

성장 후 도핑

회로 소자를 정의하기 위해 선택한 영역(일반적으로[12] 포토 리소그래피로 제어됨)은 확산 및 이온 주입과 같은[13] 프로세스에 의해 더욱 도핑됩니다. 후자의 방법은 제어성이 높아지기 때문에 대규모 생산 공정에서 더 많이 사용됩니다.

중성자 변환 도핑

다음 항목도 참조하십시오.중성자 활성화

중성자 변환 도핑(NTD)은 특수한 용도로 사용되는 특이한 도핑 방법입니다.일반적으로 고출력 전자제품 및 반도체 검출기에서 실리콘 n형 도핑에 사용됩니다.중성자 흡수에 의해 Si-30 동위원소가 인 원자로 변환되는 것에 근거한다.

실제로 실리콘은 일반적으로 중성자를 받기 위해 원자로 근처에 배치된다.중성자가 실리콘을 계속 통과함에 따라 변환에 의해 점점 더 많은 인 원자가 생성되고 따라서 도핑은 점점 더 강해지는 n형이다.NTD는 확산이나 이온 주입보다 훨씬 덜 일반적인 도핑 방법이지만 매우 균일한 도판트 [14][15]분포를 만들 수 있는 장점이 있습니다.

도판트 원소

4족 반도체

(주: 주기율표 그룹에 대해 설명할 때 반도체 물리학자들은 항상 현재의 IUPAC 그룹 표기법이 아닌 오래된 표기법을 사용합니다.예를 들어 탄소 그룹은 "그룹 14"가 아니라 "그룹 IV"로 불린다.)

다이아몬드, 실리콘, 게르마늄, 실리콘 카바이드 및 실리콘-게르마늄과 같은 그룹 IV 반도체의 경우, 가장 일반적인 도판트는 그룹 III의 수용체 또는 그룹 V 원소의 공여체입니다.실리콘 도핑에는 붕소, 비소, 인, 그리고 때때로 갈륨이 사용된다.보론은 접합 깊이를 쉽게 제어할 수 있는 속도로 확산되기 때문에 실리콘 집적회로 생산에 가장 적합한 p형 도판트입니다.일반적으로 실리콘 웨이퍼의 벌크 도핑에 인이 사용되는 반면, 비소는 인보다 확산 속도가 느리고 제어하기 쉽기 때문에 접합부를 확산시키는 데 사용됩니다.

순수 실리콘에 인 등의 V족 원소를 도핑함으로써 개별 원자와 결합하지 않는 여분의 원자가 전자를 첨가하여 전기전도성 n형 반도체로 한다.네 번째 원자가 전자가 없는 III족 원소를 도핑하면 실리콘 격자에 자유로운 '파손된 결합'(구멍)이 생긴다.그 결과 전기 전도성 P형 반도체가 탄생했습니다.이 문맥에서 V족 원소는 전자공여체로서, III족 원소는 수용체로서 동작한다고 한다.이것은 다이오드의 물리학의 핵심 개념입니다.

도핑이 심한 반도체는 양호한 도체(금속)에 가깝기 때문에 보다 선형적인 양의 열 계수를 나타냅니다.이러한 효과는 예를 들어 [16]센지스터에 사용됩니다.다른 타입(NTC 또는 PTC) 서미스터에서는 낮은 용량의 도핑이 사용됩니다.

실리콘 도판트

  • 수용기, p-type
    • 붕소는 p형 도판트이다.그 확산률은 접합 깊이를 쉽게 제어할 수 있게 해준다.CMOS 테크놀로지에서는 공통입니다.디보란 가스의 확산으로 첨가할 수 있다.트랜지스터 및 매우 높은 도판트 농도를 필요로 하는 기타 애플리케이션에서 효율적인 방사체를 위한 충분한 용해도를 가진 유일한 수용체.붕소는 인만큼 빠르게 확산된다.
    • 알루미늄, 깊은 p-확산에 사용됩니다.VLSI 및 ULSI에서는 인기가 없습니다.또한 흔히 볼 수 있는 의도하지 않은 [17]불순물입니다.
    • 갈륨은 8~14μm의 [18]대기창에서 장파장 적외선 광전도 실리콘 검출기에 사용되는 도판트이다.갈륨 도프 실리콘은 수명 저하가 없는 긴 소수 캐리어 수명 때문에 태양 전지에도 유망합니다. 따라서 태양 전지 [17]응용을 위한 붕소 도프 기판의 교체로 중요성이 높아지고 있습니다.
    • 인듐은 3~5μm의 [18]대기창에서 장파장 적외선 광전도 실리콘 검출기에 사용되는 도판트이다.
  • 기증자, n형
    • 인는 n형 dopant.빠르고 경우가 보통 대부분 도핑 또는 잘 형성에 사용한다를 발산한다.태양 전지에서 사용한다.기상 인화 수소 가스의 확산에 의해 추가될 수 있습니다.Bulk 도핑을 핵 변환에 의해, 순수한 실리콘을 원자로 안에며 중성자 방사능 조사로부터 달성될 수 있다.인 또한 즉은 실리콘을 통해 재결합 중심으로 행위 확산된다. 금 원자, 일부를 차단한다.
    • 비소는 n형 dopant.그것의 느린 확산 확산 그리고 이를 사용할 수 있다.중고 매장된 레이어에 대해.실리콘과 비슷한 원자 반지름 고농축은 달성될 수 있다.그것의 확산도 인 또는 붕소의 10분의 1는 dopant 곳에서 그 후에 열 처리 중 머물러야 하므로 사용하고 있습니다.어디에 강속구에 갑작스러운 경계를 바람직한 얕은 diffusions 유용하다.초고밀도 집적 회로 회로에서 선호 dopant.낮은 저항률 범위로 선호하는 dopant.[17]
    • 안티몬은 n형 도판트이다.그것은 작은 확산 계수를 가지고 있다.중고 매장된 레이어에 대해.비소와 유사한 확산성을 가지며, 대안으로 사용됩니다.그것의 확산은 사실상 간질성이 없는 순수하게 대체적인 것이기 때문에, 변칙적인 영향이 없다.이 뛰어난 성질을 위해 비소 대신 VLSI에서 사용되는 경우가 있습니다.안티몬을 사용한 심한 도핑은 동력 장치에 중요합니다.안티몬 도핑이 심한 실리콘은 산소 불순물 농도가 낮으며, 자동 도핑 효과가 미미하여 에피택셜 [17]기판에 적합합니다.
    • 비스무트는 p형 갈륨 도프 [19]재료의 실행 가능한 n형 대안인 장파장 적외선 광전도 실리콘 검출기에 유망한 도판트이다.
    • 리튬은 방사성 경화 태양전지의 실리콘 도핑에 사용된다.리튬의 존재는 양성자와 [20]중성자에 의해 생성된 격자의 결함을 해소합니다.리튬은 붕소 도프 p+ 실리콘에 도입할 수 있으며, 재료의 p 특성을 유지할 수 있을 정도로 낮은 양 또는 저저항 [21]n형에 대항할 수 있을 만큼 많은 양이다.
  • 다른.
    • 게르마늄은 밴드갭 엔지니어링에 사용할 수 있습니다.게르마늄 층은 또한 아닐 단계 동안 붕소의 확산을 억제하여 초허가 p-MOSFET [22]접합을 가능하게 합니다.게르마늄 벌크 도핑은 큰 보이드 결함을 억제하고 내부 게터링을 증가시키며 웨이퍼의 기계적 [17]강도를 향상시킵니다.
    • 실리콘, 게르마늄 및 제논은 실리콘 웨이퍼 표면의 사전 비정화를 위한 이온 빔으로 사용될 수 있습니다.표면 아래에 비정질층을 형성함으로써 p-MOSFET용 초허용 접합을 형성할 수 있다.
    • 질소는 결함이 없는 실리콘 결정을 성장시키는 데 중요합니다.격자의 기계적 강도를 향상시키고 벌크 미세결함 발생을 증가시키며 공실 [17]집적을 억제합니다.
    • 골드 및 플래티넘은 마이너리티 캐리어 라이프 타임컨트롤에 사용됩니다.일부 적외선 탐지 애플리케이션에서 사용됩니다.금은 원자가 밴드 위에 공여체 레벨 0.35 eV, 전도 밴드 아래에 수용체 레벨 0.54 eV를 도입합니다.플래티넘은 또한 원자가 대역보다 0.35eV 위에서도 도너 레벨을 도입하지만, 그 리셉터 레벨은 전도 대역보다 0.26eV 아래에 불과하다. n형 실리콘의 리셉터 레벨이 얕기 때문에 공간 전하 생성 속도가 낮기 때문에 누출 전류도 골드 도핑보다 낮다.주입 레벨이 높을 경우 플래티넘은 수명 단축에 더 적합합니다.바이폴라 디바이스의 역회복은 저레벨의 라이프 타임에 따라 달라지며, 그 감소는 골드에 의해 더 잘 수행됩니다.금색은 고속 스위칭 바이폴라 디바이스의 순방향 전압 강하와 역방향 회복 시간 간의 좋은 트레이드오프를 제공합니다.이 경우 베이스 영역과 콜렉터 영역에 축적되는 전하를 최소화해야 합니다.반대로 많은 파워 트랜지스터에서 양호한 이득을 얻기 위해서는 긴 마이너리티 캐리어 수명이 필요하며 금/플래티넘 불순물을 [23]낮게 유지해야 합니다.

기타 반도체

[24] 다음 목록에서 "(X 대체)는 해당 괄호 앞에 있는 모든 자료를 가리킨다.

  • 비화 갈륨
    • n형 : 텔루루, 황(치환 As), 주석, 실리콘, 게르마늄(치환 Ga)
    • p형 : 베릴륨, 아연, 크롬(치환 Ga), 실리콘, 게르마늄, 탄소(치환 As)
  • 인화 갈륨
    • n형 : 텔루, 셀레늄, 황(환원인)
    • p형 : 아연, 마그네슘(치환 Ga), 주석(치환 P)
    • 등전성: 질소(치환 P)를 첨가하여 오래된 녹색 LED에서 발광 가능(GaP는 간접 밴드 갭 있음)
  • 질화 갈륨, 질화 인듐 갈륨, 질화 알루미늄 갈륨
    • n형 : 실리콘(치환 Ga), 게르마늄(치환 Ga, 격자 매치 향상), 탄소(치환 Ga, 저농도로 MOVPE 성장층에 자연 매립)
    • p-type: 마그네슘(치환 Ga) - 원자가 밴드 가장자리 위의 비교적 높은 이온화 에너지, 간질 Mg의 강한 확산, Mg 수용체의 수동화 수소 복합체 및 고농도에서의 Mg 자가 보상 때문에 어려움)
  • 텔루화 카드뮴
    • n형 : 인듐, 알루미늄(치환 Cd), 염소(치환 Te)
    • p형 : 인(치환 Te), 리튬, 나트륨(치환 Cd)
  • 황화 카드뮴
    • n형 : 갈륨(치환 Cd), 요오드, 불소(치환 S)
    • p형 : 리튬, 나트륨 (치환 Cd)

보상

대부분의 경우 도프된 반도체에는 많은 유형의 불순물이 존재합니다.반도체 내에 동일한 수의 공여체와 수용체가 존재하는 경우, 전자가 제공하는 여분의 코어 전자는 후자에 의한 파괴된 결합을 만족시키기 위해 사용되므로 도핑은 어느 유형의 자유 캐리어를 생성하지 않는다.이 현상은 보상이라고 하며 대부분의 반도체 소자의 p-n 접합부에서 발생합니다.

부분 보상은 기증자가 수용자 수보다 많거나 그 반대인 경우, 장치 제조업체는 도판토(counterdoping)를 연속적으로 확산 또는 주입함으로써 벌크 반도체 표면 아래의 특정 층 유형을 반복적으로 반전(반전)시킬 수 있습니다.대부분의 최신 반도체 소자는 벌크 [25]실리콘 표면 아래에 필요한 P 및 N형 영역을 만들기 위해 연속적인 선택적 카운터도핑 단계를 통해 만들어집니다.이는 에피택시에 의해 이러한 층을 연속적으로 성장시키는 대안이다.

공여체 또는 수용체 수를 증가 또는 감소시키는 데 보정을 사용할 수 있지만, 공여체와 수용체 이온의 합계에 의해 이동성이 영향을 받기 때문에 전자 및 공 이동성은 항상 보상에 의해 감소한다.

도전성 고분자 도핑

주요 기사: 전도성 고분자

전도성 고분자는 이미 잠재적으로 전도된 시스템 내에서 전자가 전도성 궤도에 밀어넣어지도록 시스템을 산화시키거나 때로는 환원시키기 위해 화학 반응 물질을 첨가함으로써 도핑될 수 있다.전도성 폴리머를 도핑하는 두 가지 주요 방법이 있으며, 두 가지 방법 모두 산화 환원(즉, 산화 환원) 과정을 사용합니다.

  1. 화학적 도핑은 멜라닌과 같은 폴리머를 요오드나 브롬과 같은 산화제에 노출시키는 것을 포함한다.또는 폴리머는 환원제에 노출될 수 있습니다. 이 방법은 훨씬 덜 일반적이며 일반적으로 알칼리 금속을 포함합니다.
  2. 전기화학적 도핑은 폴리머로 코팅된 작동 전극을 별도의 카운터 및 참조 전극과 함께 불용성인 전해액에 현탁하는 것을 포함한다.전하를 발생시키는 전극과 전해질로부터의 적절한 역이온이 전자첨가(즉, n도핑) 또는 제거(즉, p도핑)의 형태로 폴리머에 들어가는 전위차를 생성한다.

N-도핑은 지구의 대기가 산소가 풍부해서 산화 환경을 만들기 때문에 훨씬 덜 흔하다.전자가 풍부한 n-도프 폴리머는 원소 산소와 즉시 반응하여 폴리머의 도프를 제거합니다(즉, 중성 상태로 재산화).따라서 화학적 n-도핑은 불활성 가스 환경(예: 아르곤)에서 수행되어야 한다.전기화학적 n-도핑은 밀폐된 플라스크에서 용매로부터 산소를 제외하는 것이 더 쉽기 때문에 연구에서 훨씬 더 일반적입니다.그러나 n-도프 전도성 고분자가 시판될 가능성은 낮다.

유기 분자 반도체의 도핑

분자 도판트는 숙주와의 처리 호환성, 즉 유사한 증발 온도 또는 제어 가능한 용해성 [26]때문에 도핑 분자 반도체에 선호된다.또한, 금속 이온 도판트(Li 및6+ Mo 등+)에 비해 상대적으로 큰 크기의 분자 도판트는 일반적으로 유리하며, OLED 및 유기 태양전지 같은 다층 구조에서 사용하기 위한 우수한 공간적 제약을 산출한다.대표적인 p형 도판트에는 F4-TCNQ와[27] Mo(tfd)3[28]가 있다.그러나 도핑 전도성 폴리머에서 발생하는 문제와 마찬가지로 전자 친화력(EA)이 낮은 물질에 적합한 공기 안정 n-dopant는 여전히 찾기 어렵다.최근 [RuCpMes∗]2와 같은 분해성 이합체 도판트의 조합에 의한 광활성화는 저EA [26]물질에서 효과적인 n-도핑을 실현할 수 있는 새로운 경로를 제시합니다.

자기 도핑

주요 기사 : 자기 반도체

자기 도핑에 대한 연구는 비열과 같은 특정 성질의 상당한 변화가 불순물의 소농도에 의해 영향을 받을 수 있다는 것을 보여주었다. 예를 들어 반도체 강자성 합금의 도판트 불순물은 White, Hogan, Suhl 및 [29][30]Nakamura가 최초로 예측한 대로 다른 성질을 발생시킬 수 있다.자기장을 희석하기 위한 도판트 원소의 포함은 자기 반도체 분야에서 점점 더 중요해지고 있습니다.분산 강자성 종의 존재는 전하 외에 전자 스핀을 사용하는 시스템인 새로운 Spintronics의 기능성에 핵심적입니다.밀도 함수 이론(DFT)을 사용하여 주어진 격자 내에서 도판트의 온도에 의존하는 자기 거동을 모델링하여 후보 반도체 [31]시스템을 식별할 수 있습니다.

반도체 내 단일 도판트

도판트에 대한 반도체 특성의 민감한 의존성은 장치를 탐색하고 적용할 수 있는 광범위한 조정 가능한 현상을 제공해 왔다.단일 도판트가 상용 디바이스 성능 및 반도체 재료의 기본 특성에 미치는 영향을 식별할 수 있습니다.양자 정보 영역의 싱글 스핀 장치 또는 싱글 도판트 트랜지스터와 같이 단일 도판트의 개별 특성을 필요로 하는 새로운 응용 프로그램이 사용 가능하게 되었습니다.지난 10년 동안 단일 도판트를 관찰, 제어 가능하게 생성 및 조작하는 데 있어 극적인 진보와 더불어 새로운 장치에서의 적용으로 인해 솔로트로닉스(독점 도판트 광전자공학)[32]의 새로운 분야가 열렸습니다.

변조 도핑

도핑에 의해 도입된 전자 또는 구멍은 이동성이며, 그것들이 분리된 도판트 원자와 공간적으로 분리될 수 있다.그러나 이온화된 공여체와 수용체는 각각 전자와 홀을 끌어당기므로 이러한 공간적 분리는 도판트 수준, 밴드 간격(예: 양자 우물) 또는 내장 전기장(예: 비대칭 결정의 경우)의 급격한 변화를 필요로 한다.이 기술은 변조 도핑이라고 불리며 캐리어와 기증자의 산란이 억제되어 매우 높은 이동성을 얻을 수 있기 때문에 유리합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

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