シリコンについて

質問

シリコンってp型やn型など様々な単結晶がありますが、
ドープなしのシリコンと比べて、例えば原子濃度や表面結合エネルギーの値は
かなり違うんでしょうか？
本を見ると、シリコンの原子量は（Na=5.0x10^22個/cm^3）とあるんですが、p型やn型の場合もこの値を使っても大丈夫なんでしょうか？
具体的に値が知られているのなら教えてほしいのですが。
よろしくお願いします。

回答No.1

Chararara · ベストアンサー

回答がまだ無いようなので、僭越ながら私が回答します。

まずはシリコンについて簡単な説明から。

シリコンはダイヤモンド構造という原子が規則正しく並んだ結晶構造をとります。
そして
p型のシリコンとは、シリコンにボロン（B)などの原子（不純物と呼んだりする）を混ぜたもの、
n型のシリコンとはシリコンにリン（P)やヒ素（As)などの原子を混ぜたもののことをいいます。混ぜる量は使用目的により様々です。

それらの不純物は本来シリコン原子があるべきところに入れ替わってシリコン結晶の中に入っています。不純物の量は、普通は多くても～10^20cm^-3くらいなので、単位体積あたりの原子数は、n型だろうとp型だろうと変わらない、と考えていいと思います。
不純物の量が多い場合は変わるかもしれませんが、そのときはシリコンはもはや結晶状態を保てないと思います（←これはちょっと適当な答えかも）

表面結合エネルギーの値・・・。うーん、これはわかりません。ご存じかもしれませんが、結晶の表面は結晶の内部と大きく異なる独特な構造になることが知られています。さらに先ほど述べたBなどの原子が表面上に存在すると、その不純物ごとに違った構造を取ります。構造が違えば結合エネルギーも違うはず、なので、一口に表面の結合エネルギーといって答えられるものではないような気がします。

（何故表面結合エネルギーの値を知りたいのでしょうか？）

あまり具体的な答えになっていませんでしたね。

お礼

ご回答ありがとうございました。
原子密度はあまり変わらないんですね。納得しました。
仕事関数は結晶面が変わるだけで大きく変わる場合があるので、
表面結合エネルギーもそのようなことがあると思ったので。
目に見えない世界って難しいですね。