最後更新:2026年10月8日基礎概念半導體物理・晶體基礎中國大陸:迁移率(载流子迁移率)

遷移率(載子遷移率)是什麼

Carrier Mobility

遷移率(載子遷移率)是表示半導體中電子或電洞受電場作用時移動難易程度的物性值,單位為 cm²/V·s。遷移率越高,載子移動越快,電晶體的運作速度也越快。在矽中,電子比電洞快約3倍,此差異造成 nMOS 與 pMOS 驅動能力的不同。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

遷移率(載子遷移率,mobility)是表示半導體中電子或電洞受電場作用時移動難易程度的物性值,單位為 cm²/V·s。遷移率越高,載子移動越快,電晶體的運作速度也越高。

矽的電子遷移率約為 1,400cm²/V·s,電洞約為 450cm²/V·s,電子較快。化合物半導體 GaAs、GaN 以及鍺通道的遷移率高,用於高頻・高速元件。應變矽技術與 HEMT 是提高遷移率以提升元件效能的代表例。

遷移率會因雜質散射與晶格振動(聲子)散射而降低,摻雜濃度越高、溫度越高,遷移率往往越小。在元件設計上,如何抑制遷移率下降是提升效能的關鍵。

提高遷移率的代表性技術,包括對矽晶體施加應變以改變能帶結構的應變矽,以及利用異質接面將電子與雜質分離的 HEMT。以鍺通道或 III-V 族化合物半導體作為通道的研究,也以藉由提高遷移率實現高速化為目標。

遷移率(載子遷移率)的常見問題

遷移率是什麼?
表示半導體中電子或電洞受電場作用時能移動多快的物性值,單位為 cm²/V·s。遷移率越高,載子移動越快,元件也越快。
電子與電洞哪一個遷移率較高?
一般而言電子較高,在矽中電子約為 1,400、電洞約為 450cm²/V·s。因此 n 型電晶體的運作比 p 型更快。
如何提高遷移率?
可透過應變矽技術、使用異質接面的 HEMT,以及採用遷移率高的化合物半導體或鍺通道等方式提高。這些技術用於提升高速・高頻元件的效能。

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