半導体用語集
不純物伝導
英語表記：impurity conduction
不純物を添加した半導体で，不純物原子に局在する電子（または正孔）が不純物原子の間を渡り歩くために生ずる電気伝導をいう。極低温領域で観測される現象で，不純物密度によって著じるしく変化する。不純物密度が低い（たとえば，ガリウムヒ素で10¹⁶cm⁻³以下）時には，電子（または正孔）は，ドナー（またはアクセプタ）原子に局在するため，温度の低下に伴って，熱励起されていた電子（正孔）の数が急激に減少し，半導体の伝導率は減少していく。しかし，不純物濃度が高くなると，不純物原子のまわりの電子（正孔）波動関数が相互に重なるため，電子（正孔）の波動関数は，量子力学的共鳴により多数の不純物原子の間にひろがり，そのエネルギーは連続的な不純物バンドを形成する。このような状態では，半導体は低温においても有限の伝導度を示すようになる。このような伝導を不純物伝導と呼ぶ。
一般に，不純物による不規則ポテンシャルの効果で，不純物バンドの底部には波動関数が局在して（アンダーソン局在），移動度が0の領域ができる。この領域とエネルギーが高く，波動関数が結晶全体に広がった領域との境界Ecを移動度端という。中間濃度領域では電子系のフェルミ準位EFがEcの下にあり，電流は移動度端の上に熱的に励起された電子により運ばれる。不純物濃度が高く EF>Ecになると伝導は金属的になる。不純物濃度を増すと，EFがEcを通過する点で伝導率の急激な増加がみられる。
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