基于晶格偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法技术

一种基于晶格偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法。本发明专利技术通过在重掺杂半导体中引入晶格偶极子，利用偶极子与重掺杂半导体中的载流子的相互作用控制材料电导率、载流子浓度、载流子迁移率等载流子电输运性能。在此基础上,通过改变温度、光触发等外加条件对载流子与偶极子的库伦作用程度，从而实现在不改变材料组分的前提下通过外界条件调节重掺杂半导体电传输性能的目的。本发明专利技术所述材料的载流子浓度随温度从20开尔文升高到室温或在低温光照触发下显著增加近两个数量级，而迁移率降低，可进一步应用于制备电子器件导电通道层、光电材料半导体节、热电材料与器件等方面，满足相应器件设计中电极、通道层等的电传输性能与温度、光照等变化关系要求。

A method for adjusting the electrical transmission performance based on the interaction of lattice dipole and carrier

A method of lattice dipole interactions between carriers and adjust the electric transmission performance based on. By introducing the lattice dipole in heavily doped semiconductors, using the interaction between the carrier dipole and heavily doped semiconductor in the control of material conductivity, carrier concentration and mobility of carrier transport properties. On this basis, by changing the temperature, light triggered Kulun effect between external conditions on the carrier and dipole, thus in the regulation of heavily doped semiconductor electric transmission performance by external conditions do not change the premise of the objective material component. The carrier concentration of the material with temperature from 20 Kelvin rises to room temperature or at low temperature and light trigger increased nearly two orders of magnitude, and the migration rate decreased, which can be used in the preparation of electronic device conductive channel layer, photoelectric material, semiconductor thermoelectric materials and devices etc., meet the relationship between electrodes, the channel layer corresponding device in the design of electric transmission performance and temperature, the change of illumination requirements.

【技术实现步骤摘要】
基于晶格偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法
本专利技术属于半导体材料与器件、导电氧化物材料领域，具体地涉及一种基于偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法。其主要构思在于，通过在传统重掺杂半导体材料体中制造铁电偶极子，通过铁电偶极子在温度、光照等不同条件下与载流子的交互作用实现对半导体材料导带劈裂程度的控制，从而达到在不改变材料组分与掺杂浓度的前提下调节半导体材料载流子浓度与迁移率的目的。本专利技术所述材料的载流子浓度随温度从低温(20开尔文以下)升高到室温或在低温光照触发下显著增加近两个数量级，而迁移率发生数量级的降低，可进一步应用于制备电子器件导电通道层、光电材料半导体节、热电材料与器件等方面，满足相应器件设计中电极、通道层等的电传输性能与温度、光照等外界条件的变化关系要求。
技术介绍
精确控制半导体材料的在不同条件下的电传输性能是实现其进一步器件化应用的关键所在。对于常温下的传统半导体材料而言，材料电导率由掺杂浓度所决定的载流子浓度以及载流子迁移率两者的乘积决定。随着掺杂浓度的增加，材料的电导率因载流子浓度的增加而增加，此同时载流子迁移率随掺杂缺陷浓度的增加而有所降低本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于晶格偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法，其特征在于，通过在重掺杂半导体材料中引入晶格偶极子，利用偶极子与重掺杂半导体材料中的载流子的相互作用控制材料电导率、载流子浓度、载流子迁移率载流子电输运性能；在此基础上,通过改变温度、光触发外加条件对载流子与偶极子的库伦作用程度，从而在不改变材料组分的前提下通过外界条件实现对重掺杂半导体材料电传输性能的调节；所述重掺杂半导体材料具有两个特点：1)在使用条件下具有电荷非中心对称晶体结构；2)通过元素掺杂方法使材料具有一定的电子或空穴载流子,载流子浓度在室温下大于等于10

【技术特征摘要】
1.一种基于晶格偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法，其特征在于，通过在重掺杂半导体材料中引入晶格偶极子，利用偶极子与重掺杂半导体材料中的载流子的相互作用控制材料电导率、载流子浓度、载流子迁移率载流子电输运性能；在此基础上,通过改变温度、光触发外加条件对载流子与偶极子的库伦作用程度，从而在不改变材料组分的前提下通过外界条件实现对重掺杂半导体材料电传输性能的调节；所述重掺杂半导体材料具有两个特点：1)在使用条件下具有电荷非中心对称晶体结构；2)通过元素掺杂方法使材料具有一定的电子或空穴载流子,载流子浓度在室温下大于等于1019cm-3。2.如权利要求1所述一种基于晶格偶极子与载流子相互作用调节电传输性能的方法，其特征在于，所述具有电荷非中心对称晶体结构与一定载流子浓度的重掺杂半导体材料体系选择以下材料体系：1)、晶格畸变电子掺杂钛酸锶，AySr1-yTi1-xBxO3±δ(0≤x≤0.8；0≤y≤0.8；0≤δ≤1)，上式中Sr,Ti,O分别代表锶、钛、氧元素；A代表正3价或正2价掺杂元素，取代Sr的晶格位置；B为正4价、正5价或正6价掺杂元素；A元素选择：Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Fe；B选择Zr、Sn、Ge、Pb、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W；所述取代原子用一种元素取代或多种元素同时取代；所述晶格畸变指晶包的晶体结构不同于热力学稳定的钛酸锶立方晶包结构，通过施加外界条件出发或通过元素取代掺杂实现；所述电子掺杂通过元素掺杂或施加极化电场或磁场引起电荷富集实现；2)、电子掺杂钛酸铅：AyPb1-yTi1-xBxO3±δ(0≤x≤0.8；0≤y≤0.8；0≤δ≤1)，上式中Pb,Ti,O分别代表铅、钛、氧元素；A代表正3价或正2价掺杂元素，取代铅的晶格位置；B为正4价、正5价或正6价掺杂元素；A元素选择Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Fe；B选择Zr、Sn、Ge、Pb、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W；所述电子掺杂通过元素掺杂或施加极化电场或磁场引起电荷富集实现；3)、电子掺杂钛酸钡：AyBa1-yTi1-xBxO3±δ(0≤x≤0.8；0≤y≤0.8；0≤δ≤1)，上式中Ba,Ti,O分别代表钡、钛、氧元素；A代表正3价或正2价掺杂元素，取代钡的晶格位置；B为正4价、正5价或正6价掺杂元素；A元素选择Mg、Ca、Ba、Al、Ga、In、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Fe；B元素选择Zr、Sn、Ge、Pb、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W；所述电子掺杂通过元素掺杂或施加极化电场或磁场引起电荷富集实现；4)、掺杂氧化锌：AxZn1-xO1-yBy(0≤x≤0.8；0≤y≤1.5)，上式中Zn,O分别代表锌、氧元素；A代表正3价或正5价掺杂元素，取代锌的晶格位置；A元素选择Al、Ga、In、La、Ce、Pr、Nd、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈吉堃，姜勇，徐晓光，苗君，吴勇，孟康康，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：北京,11