6 非晶 有机和微结构半导体材料解析
26
7.1.3 非晶硅的优点
1. 很好的光学性能，很大的光吸收系数
2. 可实现高浓度掺杂，也能制备高质量的pn结和 多层结构，易形成异质结
3. 通过组分控制，可在相当宽的范围内控制光学 带隙 4. 可在较低温度下，采用化学气相沉积等方法进 行制备薄膜 5. 生产过程相对简单
27
非晶硅的缺点
1. 缺乏长期稳定性，处于非平衡态，所制 备器件存在性能退化，比如S-W效应 2. 载流子迁移率低，不利于制备高频高速 器件；但可用于低功耗产品中
所以，替位式掺杂对于存在钉扎效应的样品不起作用 15
如何提高电导率？
提高电导率？
替位式掺杂：不行
高浓度隙态
高浓度悬空键 替位式掺杂：可行？ 产生掺杂效应 低浓度隙态 低浓度悬空键
16
氢补偿悬空键
如何补偿悬挂键？ 引入重配位的原子：H或F 隙态密度降低
EC
EC 反键态
隙态密度1020
cm3
eV
EF
55
56
8
在非晶硅材料中，还 包含有大量的悬挂键、 空位等缺陷，因而其 有很高的缺陷态密度， 它们提供了电子和空 穴复合的场所，所以， 一般说，非晶硅是不 适于做电子器件的。
9
非晶态的形成
10
7.1.2 非晶半导体的基本性质
（1）能带模型 （2）直流电导率
（3）光学性质
11
（1）能带模型
43
44
量子阱与超晶格的区别
超晶格 量子阱
超晶格（耦合的多量子阱）：如果势垒层 很薄，相邻阱之间的耦合很强，原来在各 量子阱中分立的能级将扩展成能带(微带)， 能带的宽度和位置与势阱的深度、宽度及 势垒的厚度有关，这样的多层结构称为超 晶格。
多量子阱：由2种不同半导体材料薄 层交替生长，如果势垒层足够厚，以 致相邻势阱之间载流子波函数之间耦 合很小，称为多量子阱。
52
第二类 错开型
EC
B A
第二类 不对称型
EC
B
EV
EV
A
带隙差
Eg Ec - Ev
电子和空穴分别限制在两种材料中。 人工设计适合某种特定应用的小带隙半导体和半金属材料。
53
第三类
EC
CdTe HgTe
EV
有效带隙可通过改变超晶格周期加以调整，使其在0-1.6 eV之间变化。 由于调节厚度比调节组分容易，所以HgTe/CdTe超晶格 很适合作为重要的三元固溶体Hg1-xCdxTe的替代材料而 用于制备3-5μm、 8-12μm这些重要大气窗口的探测器 件。
C 单晶硅 吸 收 系 数 A B
非晶硅 光子能量
C区，在可见光范围内，非 晶硅的吸收系数大于单晶硅 的吸收系数，显示了非晶硅 在光电方面的应用前景 24
光学带隙（optical band gap）
对于非晶半导体材料来说，光学带隙：
α＝B（hv－Eopt）2
对于晶体半导体材料来说，光学带隙：
a 多次陷落机制
弥散 输运 两种 机制
b 跳跃机制
19
a 多次陷落机制
注入的载流子不仅有扩散 运动 还会陷落到带尾定域态中 陷落后，只有被热激发才 能再次参与输运 因此，载流子在运动过程 中往往要经历多次陷落和 再激发，形成了弥散输运
EC 反键态
隙态密度将为1016
cm3 eV
EF
37
应用特点
有机半导体的应用特点
1）环境不敏感，操作环境宽松
2）加工简单
3）易制备大面积材料，薄膜有柔性、可弯曲 4）易于调节材料的电学、光学性能 5）易于制备有机/有机,有机/无机异质结材料
38
有机半导体材料的应用
有机发光二极管（OLED） 太阳电池
ห้องสมุดไป่ตู้39
7.3 微结构半导体材料
40
41
42
直接跃迁和间接跃迁
电子跨越禁带时的跃迁没有直 接跃迁和间接跃迁的区别
电子跃迁时不再遵守动量守恒 的选择定则 非晶结构上的无序使非晶半导 体中的电子没有确定的波矢
满足能量守恒和动量 守恒
间接跃迁时需要声子 的参与
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a 光吸收
非晶半导体的光吸收谱一般具有 明显的三段式特征： A区：近红外区的低能吸收，吸 收系数a随光子能量的变化趋于 平缓 B区：吸收系数a随着光子能量增 加而指数性上升；对应于电子从 价带边扩展态到导带尾定域态， 以及电子从价带尾定域态到导带 边扩展态的跃迁 C区：本征吸收区；电子从价带 到导带的跃迁；吸收系数a在 104cm-1以上
4
材料的状态
晶体crystal
高温制备
材 料 的 主 要 状 态
固体
准晶体Quasi-crystal 非晶体amorphous
低温制备
液体 气体
5
7.1 非晶的概念
与晶态半导体材料相比，非晶态半导体材料的原子在空
间排列上失去了长程有序性，但其组成原子也不是完全
杂乱无章地分布的。 由于受到化学键，特别是共价键的束缚，在几个原子的
7.2.1 分类和基本性质 7.2.2 能带组成
35
1 有机半导体材料分类和基本性质
单分子固体：束缚激子 给体受体型电荷转移固体：含有两类不同 小分子。分子对之间允许发生电荷转移 共轭聚合物：极子
A 0 拓扑学孤子 B
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2. 能带组成
有机半导体带隙： 分子最高占据态轨道（HOMO）和最低空轨道 （LUMO）之间的能量差 无机半导体带隙： 价带（VB）和导带（CB）之间的能量差
45
超晶格的分类
46
47
48
49
50
组分超晶格
组分超晶格：有两种不同的半导体所组成的超晶格材料
第一类 I型
EC
第二类 错开型 II型
EC
EV
EV
第二类 不对称型
EC EV
第三类
EC
EV 51
第一类
EC
GaAs AlGaAs
EV
带隙差
Eg Ec Ev
电子和空穴都限制在GaAs中，跃迁几率大。
33
1980年：ECD公司作成了转换效率达6.3%的非 晶硅太阳能电池 1981年：开始了非晶硅及其合金组成的叠层太阳 能电池的研究。 1982年：市场上开始出现装有非晶硅太阳能电池 的手表，充电器、收音机等商品。 1984年：开始有作为独立电源用的非晶硅太阳能 电池组合板。
34
7.2 有机半导体材料
31
非晶太阳能电池的结构
单个电池的结构
在单个电池之间建立 串联连接结构
32
非晶太阳能电池的发展
自1974年人们得到可掺杂的非晶硅薄膜后，就意 识到它在太阳能电池上的应用前景，开始了对非晶 硅太阳能电池的研究工作。 1976年：RCA公司的Carlson报道了他所制备的非 晶硅太阳能电池，当时的转换效率不到1%。 1977年：Carlson将非晶硅太阳能电池的转换效率 提高到5.5%。 1978年：集成型非晶硅太阳能电池在日本问世。
隙态密度将为1016
cm3 eV
EF
Ev
补偿前能带结构示意图
Ev 成键态
补偿后能带结构示意图
17
隙态密度 掺杂 对电 导能 否有 贡献
杂质原子所处配位态
P 掺入三配位的位置，将没 有电子释放给带隙态Ex，不 能改变电子填充的隙态的水 平、升高费米能级。
18
（2）直流电导率
非晶半导体中载流子输运是一种弥散输运－－长 程无序
Mott-CFO模型： ① 短程有序－－基本能带
隙态
Ec
定域态带尾
② 长程无序－－定域态带尾
③ 悬挂键－－带隙中间形成隙态
Ev
12
晶体半导体 Ec
非晶半导体 Ec
定域态带尾 隙态
Ev
Ev
1）存在定域态带尾 非晶体能带特点 2）存在隙态
13
晶体硅中的跃迁
晶体硅中
施主杂质电离时直接 向导带底释放一个电 子参与导电
有
晶体
准晶体
非晶体 液体
亚稳定
非平衡 稳定
是
是 是
－
不是 不是
无
无 无
气体
稳定
不是
不是
无
7
用来描述非晶硅的结构模型很
多，给出了其中的一种，即连
续无规网络模型的示意图。 可以看出，在任一原子周围， 仍有四个原子与其键合，只是 键角和键长发生了变化，因此 在较大范围内，非晶硅就不存 在原子的周期性排列。
54
超晶格的制备
制备超晶格的主要超薄层半导体材料生长技术有分子 束外延(MBE)、金属有机物化学气相淀积(MOCVD) 和综合了MBE和MOCVD优点的化学束外延(CBE)， 为了获得原子级平整的异质结界面和原子层厚度的外 延层，发展了原子层外延和迁移增强外延等方法。 生长了Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族、Ⅳ-Ⅵ族和非晶态等多种半 导体材料体系的超晶格和量子阱等微结构半导体材料。
EV ND
Ev
晶体半导体
14
钉扎效应
非晶硅中
施主杂质电离时，电子首先释放给隙态中 未满的空能级
隙态能态密度越高，填充隙态所需施主杂 质浓度越高 虽然掺入了较高浓度的杂质，也不能有效 的移动费米能级。 对于这种费米能级难以移动的情况，称为 高浓度隙态的钉扎效应
EC
Ex Ey
EF
Ev
非晶半导体
Ev 成键态
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b 跳跃机制
定域态之间的隧穿跳 跃也可能形成载流子 输运 定域态之间的空间距 离也是随机分布的， 形成了弥散输运
EC
EF
Ev
第四章半导体材料
半导体中电子运动不同于真空。真空中服从牛顿定 律，F=-eE=m0a。 m0—自由电子质量。半导体中电子于能带中受约束， 也可以用牛顿定律描述运动。但m0要改成m*。不同半 导体m*不同。
τ ——弛豫时间。电子经两次碰撞间的平均自由时间。
电子在运动时受杂质、缺陷碰撞而改变方向，形成阻力
Si：m*=0.5m0；GaAs： m*=0.07m0
价带
价带
n型半导体 型半导体
p型半导体 型半导体
以上杂质能级处于禁带中导带低或价带顶附近，故 称为浅能级杂质 浅能级杂质 如果杂质或缺陷（C、O、N、Fe、Cu、Ag、Au等） 及晶体缺陷（空位、位错），产生的能级往往在禁带中 部，称为深能级 深能级。 深能级 深能级杂质一般是在材料生长、器件制造时无意带进 的。
Si Si
Si
Si中掺5价P，P取代Si原子。4个 价电子与Si组成共价键。第5个价电 子多余，输送到导带上成为自由电 子。导带中电子导电。 产生的自由电子浓度约等于杂质 原子浓度（可控）。
导带
Si Si
e
Si
P
Si
导带
P P P P
施主
P P P P
n型半导体 型半导体
价带
施主
价带
P称为施主杂质，表示能给出一个价电子。
Hale Waihona Puke 2、掺杂或调制超晶格 、 同一材料交替改变掺杂类 型，产生系列抛物线势阱。 优点：任何半导体材料都可以做超晶格；杂质引起晶 优点 格畸变小，无明显界面；有效能隙可以调到任何值。 3、多维超晶格 、
一维超晶格 二维超晶格 三维超晶格
二维量子阱
一维量子线
0维量子点
可以出现更多的光电特性
4、应变超晶格 、 晶格常数相差较大的两种材料组成（可以做出比Si 器件更高速的电子器件）
半导体的结构类型
半导体的结构类型
半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，其导电性能介于导体和绝缘体之间。
半导体的导电性能与其结构类型密切相关，常见的半导体结构类型有晶体结构、非晶态结构和有机半导体结构。
晶体结构是半导体中最常见的结构类型，其特点是具有有序的晶格结构。
晶体结构的半导体材料通常由单晶、多晶和薄膜三种形式存在。
单晶半导体具有高的电子迁移率和较低的电阻率，是制造高性能电子器件的理想材料。
多晶半导体由多个晶粒组成，其电子迁移率和电阻率介于单晶和薄膜之间。
薄膜半导体是一种在基底上生长的薄膜，其电子迁移率和电阻率较低，但具有较高的表面积，适用于制造大面积的电子器件。
非晶态结构是一种无序的结构类型，其特点是没有明显的晶格结构。
非晶态半导体材料通常由非晶硅、非晶碳和非晶氧化物等材料组成。
非晶态半导体具有较高的电阻率和较低的电子迁移率，但具有较高的光学透明性和较低的制造成本，适用于制造太阳能电池、液晶显示器等器件。
有机半导体结构是一种由有机分子组成的半导体材料，其特点是具有较低的电子迁移率和较高的电阻率。
有机半导体材料具有较低的制造成本和较高的可塑性，适用于制造柔性电子器件、有机发光二极管等器件。
半导体的结构类型对其导电性能和制造成本具有重要影响，不同的结构类型适用于不同的电子器件制造。
随着科技的不断发展，半导体材料的结构类型也在不断创新和发展，为电子器件的制造提供了更多的选择和可能性。
非晶合金材料的微观结构与性能分析
非晶合金材料的微观结构与性能分析非晶合金材料是一种具有特殊微观结构的材料，其具备优异的力学、磁学、导电等性质，在能源、电子、航空等领域具有广泛应用。
本文将对非晶合金材料的微观结构以及与性能之间的关系进行分析。
一、非晶合金的制备方法非晶合金通常通过快速凝固或靶材溅射等方法得到。
其中，快速凝固是常用的一种制备非晶合金的方法。
通过快速冷却，可以使材料在凝固过程中快速转变为非晶态，从而实现非晶合金的制备。
二、非晶合金的微观结构非晶合金的微观结构与晶体材料有很大的不同。
晶体材料具有有序的晶格结构，而非晶合金则没有明确的晶格结构，呈现出无规则的非晶态结构。
1. 原子排列的无序性非晶合金的微观结构主要表现为原子排列的无序性。
在非晶合金中，原子呈现出一种随机分布的状态，没有特定的晶格结构。
这种无序性导致了非晶合金具有均匀的化学成分和相对较高的密度。
2. 原子团簇的存在在非晶合金中，原子并不是孤立存在的，而是以原子团簇的形式出现。
原子团簇是由若干个原子组成的，其形状和大小可以不规则。
这些原子团簇之间存在着相互作用，决定了材料的一些性质。
三、非晶合金的性能特点非晶合金由于其特殊的微观结构，具备许多独特的性能特点。
1. 优异的力学性能非晶合金具有高硬度、高强度和较好的韧性。
这是由于非晶结构中的原子无序性和原子团簇的存在使得材料具有强大的阻碍位错移动的能力。
这使得非晶合金在航空、汽车等领域得到广泛应用。
2. 良好的导电性能非晶合金具有优异的导电性能。
由于原子的无序排列，电子在材料中可以自由移动，从而使得非晶合金具备较高的电导率。
这使得非晶合金在电子器件制造中具有重要应用。
3. 高饱和磁感应强度非晶合金具有高饱和磁感应强度和低磁滞损耗特点。
这是由于非晶结构中的无序性和原子团簇的存在使得磁畴的形成和磁滞现象受到了抑制。
因此，非晶合金在磁性材料领域具有广泛应用。
四、结构与性能之间的关系非晶合金的微观结构与其性能之间存在着紧密的联系。
半导体材料
所以扩散和漂 + + + + + + 移这一对相反 + + + + + + 的运动最终达 到平衡，相当 + + + + + + 于两个区之间 没有电荷运动， + + + + + + 空间电荷区的 厚度固定不变。
扩散运动
PN结的单向导电性
PN结加上正向电压、正向偏置的意
思都是： P区加正、N区加负电压。 PN结加上反向电压、反向偏置的意
按其功能及应用： 微电子材料、光电半导体材料、热电半导体材料、微波 半导体材料、敏感半导体材料等； 按材料种类：无机半导体、有机半导体； 按化学组成：元素半导体、化合物半导体；
按结构：晶态和非晶态半导体
一、 元素半导体
在IIIA族-VIIA
族的金属和非金属
交界处大约有十几
种，如Ge, Si, Se, Te等，其中最重要 的有Si和Ge。
与金属和绝缘体相比， 半导体材料的发现是 最晚的，直到20世纪30年代，当材料的提纯 技术改进以后，半导体的存在才真正被学术界 认可。
半导体的发现实际上可以追溯到很久以前， 1833年，英国法拉第最先发现硫化银的电阻 随着温度的变化情况不同于一般金属，一般 情况下，金属的电阻随温度升高而增加，但 法拉第是随着温度的上升而降低。这是半导 体现象的首次发现。 1835年，蒙克发现了单向导电现象。
3.2.4 半导体二极管
(1)、基本结构
PN结加上管壳和引线，就成为半导体二极管。
符号
P 阳极
P
N
N 阴极
(2)、伏安特性 I
2014年浙江师范大学半导体材料期末考试复习大纲-作者 李泊位
第一章绪论1、掌握半导体的概念和分类半导体材料是导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。
2、掌握半导体材料的五大特性整流效应、光电导效应、负电阻温度效应、光生伏特效应和霍尔效应3、理解影响半导体材料发展的两大关键因素半导体材料的不纯，半导体物理理论的不完善4、了解摩尔定律、摩尔定律的极限、研发新器件的思路能带论、导电机理模型和扩散理论得到了半导体理论。
半导体材料工艺可概括为提纯、单晶制备和杂质控制。
化学提纯的主要方法有电解、络合、萃取、精馏物理提纯的方法有真空蒸发、区域精制、拉晶提纯单晶制备一般可分大体积单晶(即体单晶)制备和薄膜单晶的制备。
悬浮区熔法－－生长高纯硅单晶水平区熔法－－生产锗单晶垂直定向结晶法－－生长碲化镉、砷化镓外延生长的优点1. 外延生长中，外延层中的杂质浓度可以方便地通过控制反应气流中的杂质含量加以调节，而不依赖于衬底中的杂质种类与掺杂水平。
单晶生长需要进行杂质掺杂。
2. 外延生长可以选择性的进行生长，不同材料的外延生长，不同成分的外延生长，这对于器件的制备尤为重要。
3. 一些半导体材料目前只能用外延生长来制备，如GaN集成度指单块芯片上所容纳的原件数目。
集成电路的意义它标志着半导体器件由小型化开始进入集成化时期。
所谓集成电路指的是把二极管、三极管（晶体管）以及电阻、电容都制做在同一个硅芯片上，使一个片子所完成的不再是一个晶体管的放大或开关效应，而是具有一个电路的功能。
摩尔定律的极限1. 功耗的问题2. 掺杂原子均匀性的问题3. SiO2层量子遂穿漏电的问题4. 量子效应的问题改良的方法延长摩尔定律1. 氧化物绝缘层的击穿和漏电问题，可以改用介电常数大的介质，厚度就会增加。
即用新的介电材料来代替SiO2，就可以避免由于量子隧穿导致的漏电问题。
2. 把硅CMOS 器件的源或漏电极集成一个共振隧穿器件，在不增加功耗和器件尺寸情况下，就可以把器件的逻辑功能提高上百倍千倍！这种混合集成的办法虽不能彻底克服硅微电子技术遇到的挑战，可以用于延长摩尔定律的寿命。
半导体分类 晶体 非晶 有机
半导体分类晶体非晶有机
半导体可以分为晶体半导体、非晶半导体和有机半导体三类。
晶体半导体是指具有长程有序结构的半导体材料，如硅、锗、砷化镓等。
晶体半导体的电子结构与晶体结构密切相关，具有良好的电子传输性能和稳定性，广泛应用于电子器件中。
其中，硅是最常用的晶体半导体材料之一，其优势在于晶体稳定性好、生产工艺成熟、价格相对便宜。
非晶半导体是指不具有长程有序结构的半导体材料，如非晶硅、非晶氮化硅等。
由于其结构不规则，导致其电子性质受杂质和缺陷影响显著，使其电子传输性能和稳定性相对较差，但其制备工艺相对简单，生产成本低，应用领域主要在平板显示、太阳能电池等领域。
有机半导体是指具有碳基化合物的半导体材料，如聚合物、小分子等。
有机半导体因具有良好的可溶性、可成膜性等特点，使其制备工艺简单、成本低廉。
同时，由于有机半导体的分子结构多样，可以通过调节其分子结构来改变其电子传输性能，因此在柔性电子器件、有机光电器件等领域具有广泛应用前景。
总体来说，不同类型的半导体材料具有各自的特点和应用领域。
在半导体产业的发展趋势中，晶体半导体、非晶半导体和有机半导体将会在不同领域得到广泛的应用。
非晶合金材料的力学性能与微结构研究
非晶合金材料的力学性能与微结构研究随着工业技术的发展和变革，新型材料的研究和应用已成为当前的热点话题。
非晶合金作为一种新型材料，其独特的力学性能和微结构特征受到了广泛关注。
一、非晶合金的定义和基本结构非晶合金，也称为非晶态合金或柔性合金，是一种新型材料，从其名称就可以看出，它与传统的钢铁、铝合金等晶态材料相比，具有独特的非晶态结构。
非晶态材料存在着非常高的固态扩散和强烈的成分分散性，其微观结构被描述为没有晶体结构的均匀玻璃态。
二、非晶合金的力学性能相对于传统的晶态材料，非晶合金具有独特的力学性能。
首先，非晶合金具有出色的塑性和韧性，其强度和硬度是同等密度的晶态金属的数倍。
其次，非晶态合金具有较高的弹性极限，低的屈服点和无塑性断裂的特征。
最后，非晶合金可以在较大的应变区间内发挥良好的机械性能，而在过大的应变下不易引起断裂。
三、非晶合金的微结构特征非晶态合金有着独特的微观结构，成分分散度高、片层结构、纳米晶颗粒和纳米晶颗粒分布均匀、当结构尺寸处于毫米、百纳米和纳米这些不同的尺度时，就会产生不同的物理学和力学性能，从而造成材料力学性能的巨大差异。
四、非晶合金的力学性能与微结构的关系根据现有的研究成果和实验数据，非晶态材料的力学性能与其微观结构之间存在着密切的关系。
例如，非晶合金的成分分散度和微观结构的均匀性与其强度和塑性密切相关。
此外，非晶态材料的物理性能和力学性能还与其表面质量和界面的自然存在也密切相关。
总的来说，非晶合金是一种具有非常高的塑性和韧性、强度和硬度的新型材料，它的力学性能与其独特的微观结构密切相关。
未来的研究应该深入探讨非晶合金材料的力学性能和微观结构之间的关系，为非晶态合金的研发和应用奠定更加坚实的基础。
第一章 半导体材料绪论
李斌斌 南京航空航天大学
《半导体材料》教材
教材： 《半导体材料》，邓志杰等编，化学工业出版社 参考书目： 1. 《半导体材料》杨树人 等编，科学出版社
2. 《半导体物理学》刘思科等编，国防工业出版社
讲课内容
第一章 绪论 第二章 半导体材料的基本性质 第三章 元素半导体材料 第四章 化合物半导体材料 第五章 固溶体半导体材料 第六章 非晶、有机和微结构半导体材料 第七章 半导体器件基础 第八章 半导体电子材料 第九章 半导体光电子材料 第十章 其他半导体材料 第十二章 半导体材料的制备
光生伏特效应是半导体材料的特有性质 之四
照片
光生伏特效应
1.1.6 半导体的特有性质－霍尔效应
1879年，霍尔(E.H. Hall) 在研究通有电流的导 体在磁场中受力，发现在垂直于磁场和电流 的方向上产生了电动势，这个电磁效应称为 “霍尔效应”。 “霍尔效应”就是为纪念霍尔而命名的。 利用“霍尔效应”可以测量半导体材料的载 流子浓度、迁移率、电阻率、霍尔系数等重 要参数。 霍尔效应是半导体材料的特有性质之五
第一章 绪论
1.1 半导体材料的发展简史
1.2 半导体材料的发展趋势 1.3 半导体材料的分类
1.1.1 首次报道半导体
伏特 A. Volta (1745~1827)，意大利物理学家 国际单位制中,电压的单位伏即为纪念他而命 名。 1800年，他发明了世界上第一个伏特电池， 这是最早的直流电源。从此，人类对电的研 究从静电发展到流动电，开拓了电学的研究 领域。 他利用静电计对不同材料接地放电，区分了 金属，绝缘体和导电性能介于它们之间的 “半导体”。 他在给伦敦皇家学会的一篇论文中首先使用 了“Semiconductor”（半导体）一词。
第六章 非晶 有机和微结构半导体材料
在非晶硅材料中，还包含有大量的悬挂键、空位等缺陷，因 而其有很高的缺陷态密度，它们提供了电子和空穴复合的场 所，所以，一般说，非晶硅是不适于做电子器件的。
6.1.2 非晶半导体的基本性质
（1）能带模型 （2）直流电导率 （3）光学性质
（1）能带模型 ）
Mott-CFO模型： 短程有序－－基本能带 长程无序－－定域态带尾 悬挂键－－带隙中间形成隙态
b 跳跃机制
定域态之间的遂穿跳跃也可能形成载流子输运 定域态之间的空间距离也是随机分布的，形成 了弥散输运
非晶半导体的总直流电导率
扩展态中的电导 带尾定域态中的电导 总电导 带隙定域态中的近程跳跃电导 带隙定域态中的变程跳跃电导
（3）光学性质 ）
晶体半导体 直接跃迁和间接跃迁 满足能量守恒和动量守恒 间接跃迁时需要声子的参与 电子跃迁时不再遵守动量守 恒的选择定则 非晶结构上的无序使非晶半 导体中的电子没有确定的波 失 非晶半导体 电子跨越禁带时的跃迁没有 直接跃迁和间接跃迁的区别
1980年：ECD公司作成了转换效率达6.3%的非晶硅 太阳能电池 1981年：开始了非晶硅及其合金组成的叠层太阳能电 池的研究。 1982年：市场上开始出现装有非晶硅太阳能电池的手 表，充电器、收音机等商品。 1984年：开始有作为独立电源用的非晶硅太阳能电池 组合板。
6.2 有机半导体材料
见教材
Ec
Ec
Ev
Ev
晶体半导体
非晶半导体
EV ND
EC
Ev
Ev
晶体半导体
非晶半导体
钉扎效应
晶体硅中 施主杂质电离时直接向导带 底释放一个电子参与导电 非晶硅中 施主杂质电离时，电子首先 释放给隙态中未满的空能级 隙态能态密度越高，填充隙 态所需施主杂质浓度越高 虽然掺入了较高浓度的杂质， 也不能有效的移动费米能级 对于这种费米能级难以移动的情况，称为高能度隙态的钉扎效应
【2017年整理】有机半导体材料
有机半导体材料1 有机半导体材料的分子特征有机半导体材料与传统半导体材料的区别不言自明，即有机半导体材料都是由有机分子组成的。
有机半导体材料的分子中必须含有键结构。
如图1所示，在碳-碳双键结构中，两个碳原子的pz 轨道组成一对轨道（和），其成键轨道（）与反键轨道（）的能级差远小于两个轨道之间的能级差。
按照前线轨道理论，轨道是最高填充轨道（HOMO），是最低未填充轨道（LUMO）。
在有机半导体的研究中，这两个轨道可以与无机半导体材料中的价带和导带类比。
当HOMO 能级上的电子被激发到LUMO 能级上时，就会形成一对束缚在一起的空穴-电子对。
有机半导体材料的电学和电子学性能正是由这些激发态的空穴和电子决定的。
在有机半导体材料分子里，键结构会扩展到相邻的许多个原子上。
根据分子结构单元的重复性，有机半导体材料可分为小分子型和高分子型两大类。
小分子型有机半导体材料的分子中没有呈链状交替存在的结构片断，通常只由一个比较大的共轭体系构成。
常见的小分子型有机半导体材料有并五苯、三苯基胺、富勒烯、酞菁、苝衍生物和花菁等（如图2)，常见的高分子型有机半导体材料则主要包括聚乙炔型、聚芳环型和共聚物型几大类，其中聚芳环型又包括聚苯、聚噻吩、聚苯胺、聚吡咯等类型（如图3)。
事实上，由于有机分子的无限可修饰性，有机半导体材料的结构类型可以说是无穷无尽的。
图2: 几种常见的小分子有机半导体材料：（1）并五苯型，（2）三苯基胺类，（3）富勒烯，（4）酞菁，（5）苝衍生物和（6）花菁类。
图3: 几种常见的高分子有机半导体材料：（1）聚乙炔型，（2）聚芳环型，（3）共聚物型。
2 有机半导体材料中的载流子我们知道无机半导体材料中的载流子只有电子和空穴两种，自由的电子和空穴分别在材料的导带和价带中传输。
相形之下，有机半导体材料中的载流子构成则要复杂得多。
首先，由于能稳定存在的有机半导体材料的能隙（即LUMO 与HOMO 的能级差）通常较大，且电子亲和势较低，大多数有机半导体材料是p 型的，也就是说多数材料只能传导正电荷。