¿Qué es el atrapamiento de electrones?

Estoy leyendo un artículo en el que plantean un modelo de transporte de carga en dieléctrico.

La siguiente figura puede resumir los diferentes procedimientos realizados de esta manera:ingrese la descripción de la imagen aquí

Soy nuevo en el dominio de la electrónica, además el inglés no es mi idioma nativo, por lo que tengo problemas para entender algunas expresiones científicas, que no se pueden traducir palabra por palabra. Trato de encontrar algunas definiciones en wikipedea, pero para algunas expresiones fallé debido a la confusión en el dominio (la misma palabra puede tener un significado diferente según el dominio de estudio).

alguien me ayudaría a entender algunos conceptos: ¿Cuál es el significado de:

  1. ¿Atrapar y destrapar?
  2. ¿Por qué los dieléctricos tienen trampas?
  3. inyección de carga?
  4. ¿Altura de barrera para inyección?

Gracias de antemano por cualquier ayuda. Cualquier sugerencia de referencias sobre el tema es muy apreciada.

Esta es más una pregunta sobre la física de los aisladores que sobre la electrónica. Deberías preguntar en la SE de física.
En general, esas trampas corresponden a impurezas del material o imperfecciones de la red cristalina que aumenta la densidad de probabilidad de los electrones.

Respuestas (2)

Discusión muy simplificada.

Aquí me ocupo sólo de los electrones. Una discusión similar es válida para agujeros.

El diagrama de bandas muestra los valores de energía que puede asumir un electrón. Tienes la banda prohibida, la banda de conducción (primera banda vacía o no completamente llena) y la banda de valencia (última banda completamente llena de electrones). Llamamos a la diferencia entre la parte inferior de la banda de conducción y la parte superior de la banda de valencia "brecha de energía".

Trampas y trampas.

Los defectos de cualquier tipo introducirán nuevos niveles de energía. Si estos niveles de energía están en la brecha de energía, actuarán como trampas. De hecho, un electrón en la banda de conducción que viene en la proximidad (se llama "sección transversal") de esa trampa, probablemente será capturado por ese nivel de energía ya que tiene una energía más baja (la diferencia de energía probablemente se perderá por el fonón). emisión: vibración de red, es decir, calor).

detrampeo:

¿Cuánto tiempo permanecerá un electrón allí? Depende de la profundidad de la trampa (aunque no solo). Cuanto más superficial sea la trampa, mayor será la posibilidad de que un electrón pueda ganar suficiente energía (por ejemplo, debido a la adsorción de fonones) para salir de esa trampa. Un electrón también puede salir por túnel cuántico.

Por qué los aisladores (y también los semiconductores) tienen trampas:

Los aisladores y semiconductores pueden tener trampas. Estos son inducidos por límites de grano a grano (en materiales policristalinos), imperfecciones de la red, enlaces no saturados/rotos, impurezas, etc.

Inyección de carga:

Significa cuando un contacto (u otro material) inyecta electrones/agujeros a un semiconductor (o incluso a un aislante, como ocurre en las celdas de puerta flotante). Un electrón se puede inyectar en un material solo si su energía es mayor que la energía mínima que puede asumir en ese material. Esto no significa que si la banda de conducción del "material de origen" es más baja que la banda de conducción del material de "destino", la inyección no puede ocurrir. Inyección de auxiliares de emisión termoiónica. Inyección de auxiliares de tunelización. Y los portadores pueden volverse "calientes", es decir, pueden ganar mucha energía, por lo que su energía será mayor que la energía de conducción del material de destino. La inyección de electrones calientes se utiliza en las memorias flash NOR para inyectar electrones en la puerta flotante (a través del óxido).

Altura de barrera para inyección:

Es la diferencia entre el nivel de la banda de conducción del "material de destino" y el nivel de la banda de conducción del "material de origen". Cuanto mayor sea la altura de la barrera, mayor será la diferencia de energía, es decir, menos probable que se produzca la inyección.

Gracias por esta útil respuesta, solo una pequeña pregunta: ¿Tiene alguna referencia sobre estos conceptos? Esto me ayudara mucho. Gracias de nuevo.
Desafortunadamente, no tengo aquí la referencia sobre trampas (especialmente en el óxido), pero para una introducción general, esto podría ser suficiente: SM Sze "Semiconductor Devices, Physics and Technology", John Wiley & sons.
De acuerdo con los conceptos anteriores, ¿los dieléctricos (aislantes) conducen cargas en algunos casos?
¡Por supuesto que lo hacen! ¡Piense en la electrónica orgánica! La conductividad depende de la movilidad y la densidad de carga. El SiO2 tiene una movilidad electrónica bastante "decente" (entre 20 y 40 C metro 2 / ( V s ) si no recuerdo mal), pero tiene una brecha de banda enorme (9eV), por lo que la densidad de carga es muy baja. Así que es casi un aislante perfecto. Pero si logra inyectar portadores en él (por ejemplo, utilizando un contacto de función de trabajo muy bajo y una capa de inyección adecuada, o mediante inyección de portador caliente), entonces conduce. O si estresas y creas muchas trampas, se vuelve "ligeramente" conductivo, mediante un túnel asistido por trampas.
Perdón por mis preguntas extrañas, pero soy muy nuevo en el dominio. Estoy tratando de entender, entonces, ¿por qué tenemos una banda de conducción? Entiendo el concepto de la banda de valencia y cómo se forma, pero ¿por qué tenemos una banda de conducción?
Los electrones en los átomos solo pueden asumir niveles de energía discretos. Si unes dos átomos para formar una molécula, comparten los electrones, pero el nivel de energía se divide en una pequeña cantidad. Si unes "muchos" átomos para formar un cristal, los niveles se dividen, pero la diferencia es tan pequeña que puedes suponer que los niveles de energía son contiguos. Sin embargo, habrá algunas bandas prohibidas. Por lo tanto, tienes muchas bandas. A 0 K, las bandas de menor energía están completamente llenas. Aquellos, con energía mayor que el nivel de Fermi, estarán vacíos. La banda de valencia es la última completamente llena. (continúa)
La banda de conducción es la banda más baja (en términos de energía) que no está completamente llena. Tiene este nombre porque, al no estar completamente lleno, se puede producir la conducción (de electrones). De hecho, un electrón necesita un estado de energía libre (no ocupado por otro electrón) al que saltar para poder moverse. Sé que esto se explica de la manera "¿cómo estás?", pero para una explicación mejor y más precisa, debes consultar alguna literatura :)
Gracias por esta minuciosa explicación, y por su consideración y paciencia al responder mis preguntas, todo el respeto.

Una buena explicación de la dinámica de las trampas de electrones, es el funcionamiento de las “botellas de Leyda”. El cual esta botella funciona como un capacitor eléctrico y con diferenciales de potencial eléctrico positivo o negativo, dependiendo de la dirección de la corriente eléctrica correspondiente. Tengo varias publicaciones y evidencia científica sobre este importante tema "trampa de electrones o iones".

Charles Adriano Duvoisin - Bienvenido :-) Eliminé el saludo y la firma en su publicación, según las reglas del sitio. Tenga en cuenta que los sitios de Stack Exchange son estrictamente sitios de preguntas y respuestas. Decir que ha escrito artículos no es en sí mismo una respuesta aquí (las respuestas deben ser independientes en este sitio, en caso de que los recursos externos se vuelvan inaccesibles). Por lo tanto, la única parte de su respuesta parece decirle al OP que investigue "botellas de Leyda". Nuevamente, esa no es una muy buena respuesta, ya que no aborda 3 de los 4 puntos planteados en la pregunta original. Puedes editar la respuesta para mejorarla. ¡Gracias!
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