问答题 解释GaP:N和GaP:Zn-O中的等电子陷阱复合现象.
【正确答案】当GaP中掺入氮时,氮可能取代晶格上的磷原子.氮和磷都是V族元素,它们的价电子数相同,所以称氮为等电子杂质.由于氮的原子序数为7而磷为15,氮比磷少8个电子,所以氮取代磷以后,那里的电子相对欠缺,故氮对电子的亲和力远大于磷.因而,它可以俘获电子,形成电子的束缚状态——等电子陷阱.氮俘获电子以后.又因库仑作用而俘获空穴(氮等电子陷阱俘获空穴和电子的能量分别是0.037eV和0.01eV左右),俘获的电子和空穴形成激子.这种激子通过辐射复合消失时.在室温下发射波长λ=570nm的绿光.
   当GaP掺入锌和氧后,Zn原子一般占据晶格中的Ga位置,而O则占据P的位置.由GaP的晶格结构可以看出,GaP处于相邻位置.Zn、O取代后必然处于相邻的位置.于是形成了Zn-O对等电子陷阱.由于Zn比基质Ga的阳性更强,而O比P的阴性更强,所以GaP中Zn与O原子处在最近邻位置时比分离存在更稳定.由于氧原子是电子亲和力强的原子,即使处于阳性原子Zn的最近邻位置也能俘获电子.俘获电子后Zn-O对便带负电,由于库仑力又去俘获空穴,从而形成激子.激子复合便发出红色辐射.在GaP中,Zn-O对等电子陷阱俘获电子的能量为(300±10)meV,而俘获空穴的能量为37meV,所以激子复合发光的波长在红色范围.
【答案解析】