文华算科技旨在系统性地阐述“”这一关键技术。文章。

在一个本征半导体（如纯硅）中，自由电子和空穴的数量极少且相等，导致其导电能力很差。通过掺杂，我们可以打破这种平衡。

n型掺杂与p型掺杂：这是最经典的两种掺杂类型。

当向四价的硅(Si)或锗(Ge)晶体中掺入五价元素（如磷P或砷As）时，杂质原子在晶格中替代原有原子后，会多出一个未成键的价电子。

“施主”（Donor）p型半导体：当向硅晶体中掺入三价元素（如硼B）时，杂质原子会形成一个缺少电子的共价键，这个“空位”被称为“空穴”（Hole）附近的电子可以过来填补这个空穴，使其自身位置产生新的空穴，宏观上看就像一个带正电（Positive）的粒子在移动。因此，这种以空穴为主要载流子的半导体称为p型半导体。这些能产生空穴的杂质被称为。

对的影响：这些能级与带边的距离很近，使得电子或空穴更容易被激发成为自由载流子，这是导电性显著提升的微观原因。

实现掺杂的技术手段多种多样，主要包括在晶体生长过程中直接加入杂质的原位掺杂，以及在材料形成后通过热扩散或离子注入等方式引入杂质此外，针对有机半导体等多种方法。

应用领域

这是掺杂最经典也是最重要的应用领域。通过对硅等材料进行精确的n型和p型掺杂，可以制造出PN结，这是二极管、晶体管等所有现代微电子器件的基础。

无论是计算机的中央处理器（CPU），还是智能手机中的存储芯片，其核心都离不开掺杂技术DOI：10.1038/s41467-024-53283-5

在追求可持续能源的今天，掺杂技术扮演着至关重要的角色。

通过优化掺杂浓度和分布，可以有效分离光照产生的光生电子和空穴，从而提高电池的开路电压和光电转换效率。

通过对二氧化钛（TiO₂）等光催化剂进行金属或非金属掺杂，可以拓宽其对可见光的吸收范围，并有效抑制电荷复合，从而显著提升其在环境净化和水分解制氢等方面的催化效率。

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掺杂技术在新兴的生物医学应用中也展现出巨大潜力。例如，铜掺杂的生物活性玻璃，因其具备优异的抗菌能力和光热转换性能，被研究用于癌症的光热治疗和骨组织再生工程。

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。本征半导体在无外界激励时接近绝缘体，其应用价值有限。

正是这种无与伦比的可控性，才使得构建复杂的集成电路成为可能。可以说，没有掺杂，就没有信息时代的基石——晶体管和微芯片。

这种“点石成金”的能力，使掺杂成为材料设计和功能化的普适性工具。

。当前，对有机半导体的高效分子掺杂研究以及对二维材料的缺陷工程与掺杂调控正为柔性电子、可穿戴设备和量子计算等未来技术铺平道路。

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