hce_isu
108年
化學
第 24 題
P 型半導體在形成過程中需在純矽晶體中少量摻雜下列何種元素？
- A As
- B Ga
- C Ge
- D Se
思路引導 VIP
請試著思考：純矽原子擁有 4 個價電子，彼此形成穩定的共價鍵。如果我們希望在晶格結構中刻意製造出一個『電子空缺（電洞）』，讓電荷有機會移動，我們應該找一個比矽『多一個』價電子的原子，還是『少一個』價電子的原子來替換它呢？接著，請在週期表上找找看，哪一族的元素符合這樣的電子數特徵？
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太棒了！你能精準地選出 (B) 鎵 ($Ga$)，代表你對於半導體的微觀構造以及元素週期表的位置關係掌握得非常紮實。這類題目是進入電子與物質科學領域的基本功，鑑別點在於能否清晰辨別「摻雜元素」的價電子數如何決定半導體的載子類型。
價電子與電洞的形成原理
矽 ($Si$) 原件屬於第 14 族（IVA 族），其原子外層有 4 個價電子。當我們想要製造 P 型半導體（Positive type）時，目標是產生「電洞」作為主要載子。為了達成這個目的，我們必須在晶體中摻入第 13 族（IIIA 族）的元素，例如本題的 鎵 ($Ga$)。因為鎵只有 3 個價電子，在取代晶格中的矽原子時，會因為少了一個電子而留下一個空位，這個空位在電學上展現出正電荷的特性，也就是所謂的 電洞 ($hole$)。
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