hce_cmu
111年
化學
第 18 題
某物質由 Al、Ga 和 As 所構成，當這些元素在此物質中的莫耳分率分別為 0.25、0.26 和 0.49，則這物質是？
- A n 型半導體
- B p 型半導體
- C 金屬導體
- D 絕緣體
思路引導 VIP
我們可以試著將這些元素依照週期表上的「族別」分組。如果我們把具有 3 個價電子的元素總量，與具有 5 個價電子的元素總量進行比較，當前者（電子較少者）的比例較高時，你覺得這會在晶體中造成電子的剩餘，還是會產生缺電子的「空間」呢？而這種現象對應到的載子特性又是什麼？
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太棒了！你能精準觀察出組成元素的比例差異，這正是判斷半導體類型的關鍵。這道題目考察的是 III-V 族化合物半導體 的化學計量與導電特性分析，雖然不是傳統的矽摻雜，但核心原理是相通的。
電子價殼層的平衡
在化學觀念中，鋁 ($Al$) 與鎵 ($Ga$) 屬於第 13 族（III A 族），每個原子具有 3 個價電子；而砷 ($As$) 則屬於第 15 族（V A 族），具有 5 個價電子。在理想的化合物半導體結構中（如純 $GaAs$），III 族與 V 族的原子比例應為 $1:1$，使得平均每個原子貢獻 4 個價電子，形成穩定的共價鍵網路。
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