* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

243 ПОЛУПРОВОДНИКИ 244 ч е с к о й с я с т е м е и > Ш и р о к и е ИС следова- Т а б л и ц а 1. Э л е м е н т а р н ы е п о л у п р о н а т н о й темп-ре обычно все п р и м е с и в б о л ь ш о й степени т т г т (Ъттчтго тт YTTMW4 водники я их положение в периодии о н и з и р о в а н ы , т а к что с о з д а в а е м а я и м и концент­ НИЯ физич. и ХИМИЧ. д. Менделеева.* р а ц и я н о в и т е л е й тока — в е л и ч и н а того ж е п о р я д к а , свойств П . п о з в о л и л и что и к о н ц е н т р а ц и я примеси. Последнюю в ы р а ж а ю т сформулировать кри­ ХГрупч и с л о м а т о м о в в 1 см . Общее ч и с л о а т о м о в в 1 см т е р и и п о л у п р о в о д и м о ­ П е Х ™ III IV VI VII V твердого тела б л и з к о 10 , п о э т о м у , н а п р . , п р и к о н ­ сти у химич. веществ, р и о д ы ц е н т р а ц и и носителей тока 1 0 с % ~ , с о д е р ж а н и е п р и м е ­ что о т к р ы л о в о з м о ж ­ 2 | В N F 0 сей в а т . % будет 0,001. Введением т е х и л и и н ы х с т р о ­ ность поисков новых А1 3 Si Cl s го д о з и р о в а н н ы х примесей в П. м о ж н о с о з д а в а т ь П. П. среди х и м и ч . соеди­ P о п р е д е л е н н о г о т и п а (р и л и п). н е н и й . Согласно этим As Ge Se Br 4 Ga критериям, вещество Д л я п р а к т и ч . и с п о л ь з о в а н и я П. очень в а ж н а воз­ м о ж н о с т ь с о з д а н и я переходного с л о я , т а к н а з . р—га- б у д е т о б л а д а т ь п о л у ­ Те S n & Sb 5 Jn п р о в о д н и к о в ы м и свой­ п е р е х о д а , где с о п р и к а с а ю т с я и л и непосредственно 6 Tl At Pb Bi Ро с т в а м и , если химич. переходят друг в друга области проводимости разных с в я з ь в н е м удовлетво­ т и п о в — д ы р о ч н а я и э л е к т р о н н а я . Ф и з и ч . основой ряет следующим тре* Элементарные полупроводники большинства применений П. я в л я ю т с я электронные бованиям: 1) с в я з и в е д е н ы р а м к о й , п р о ц е с с ы , п р о и с х о д я щ и е в этой п е р е х о д н о й о б л а с т и , д о л ж н ы иметь кованапр. такие процессы, к а к генерация и рекомбинация н о с и т е л е й т о к а . П р и воздействии на П. света и р а з ­ лентный или ионно-ковалентный направленный ха­ личных ионизирующих излучений происходит пере­ р а к т е р ; 2) 5- и р-подоболочки всех а т о м о в в эле­ х о д э л е к т р о н о в П. в зону п р о в о д и м о с т и . Тепловое м е н т а р н ы х П. д о л ж н ы быть п о л н о с т ь ю з а п о л н е н ы ; д в и ж е н и е т а к ж е обеспечивает п р и всех темп-рах в случае полупроводниковых соединений необхо­ «переброс» н е к - р о г о к о л и ч е с т в а э л е к т р о н о в в зону димо т о л ь к о , чтобы у одного из двух атомов п р о в о д и м о с т и . И о н и з а ц и я примесей в П. п р и к о м н а т ­ п о д о б о л о ч к а б ы л а з а п о л н е н а ; 3) н а л и ч и е свободных н о й темп-ре о б у с л о в л е н а т е м , что о т р ы в э л е к т р о н о в «металлических» о р б и т у нек-рых атомов с о е д и н е н и я облегчается поляризуемостью среды, в к-рой нахо­ не н а р у ш а е т п о л у п р о в о д н и к о в ы х с в о й с т в , е с л и т о л ь к о д и т с я п р и м е с н ы й атом. П о л я р и з у е м о с т ь с р е д ы , х а р а к ­ эти атомы непосредственно не с в я з а н ы д р у г с д р у г о м ; теризуемая диэлектрич. постоянной, ослабляет силы 4) с в я з и о б р а з у ю т н е п р е р ы в н у ю одно-, д в у х - и л и т р е х ­ с в я з и м е ж д у э л е к т р о н а м и и я д р о м п р и м е с н о г о атома м е р н у ю с е т к у , о х в а т ы в а ю щ у ю весь к р и с т а л л . и уменьшает энергию ионизации. Диэлектрич. по­ К р о м е того, п о л у п р о в о д н и к о в ы е вещества имеют и с т о я н н а я е с в я з а н а с э н е р г и е й а к т и в а ц и и собственной д р у г и е особенности, п о з в о л я ю щ и е в ы д е л и т ь и х среди проводимости выражением е - А Е = const. Кроме д р у г и х г р у п п веществ. Эти особенности с л е д у ю щ и е . у к а з а н н ы х п а р а м е т р о в , д л я П. в а ж н о з н а н и е в р е м е н и 1) Б о л ь ш и н с т в о п о л у п р о в о д н и к о в ы х с о е д и н е н и й м о ж е т ж и з н и носителей тока, характеризующего скорость быть п р е д с т а в л е н о в виде обычных и о н н ы х ф о р м у л , п р о ц е с с а и с ч е з н о в е н и я н е р а в н о в е с н ы х н о с и т е л е й тока в к-рых удовлетворяются правила нормальной ва­ вследствие рекомбинации электронов с дырками. Д л я л е н т н о с т и (т. е. о б р а з у ю т с я з а м к н у т ы е э л е к т р о н н ы е о п р е д е л е н и я ш и р и н ы з а п р е щ е н н о й з о н ы П. н а р я д у о б о л о ч к и ) . 2) Н а ф а з о в о й диаграмме п о л у п р о в о д н и ­ с определением температурной зависимости электро­ ковое соединение обычно п р о я в л я е т с я в виде ф а з ы п р о в о д н о с т и в о б л а с т и собственной п р о в о д и м о с т и с очень м а л о й областью гомогенности, и м е ю щ е й м а к ­ п р и м е н я ю т оптич. методы и определение т е м п е р а т у р ­ с и м а л ь н у ю точку п л а в л е н и я на д и а г р а м м е с о с т о я н и я . н о й з а в и с и м о с т и эффекта Х о л л а . 3) У к а з а н и е м на н а л и ч и е полу проводимости м о ж е т с л у ж и т ь х р у п к о с т ь , я в л я ю щ а я с я следствием и о н н о й Химическая природа П . и критерии полупроводи­ и л и к о в а л е п т н о й с в я з и , и сочетание ее с м е т а л л и ч . м о с т и . В основе собственных свойств П. л е ж а т х и м и ч . б л е с к о м , типичное д л я всех и з в е с т н ы х П. с ш и р и ­ с в о й с т в а с о с т а в л я ю щ и х и х в е щ е с т в : п о л о ж е н и е эле­ н о й з а п р е щ е н н о й зоны менее 1,7 эв. м е н т о в , в х о д я щ и х в с о с т а в П . , в периодич. системе Менделеева и , с л е д о в а т е л ь н о , х а р а к т е р э л е к т р о н н о г о К л а с с и ф и к а ц и я П . В основе к л а с с и ф и к а ц и и н е о р г а ­ в з а и м о д е й с т в и я м е ж д у ними и к р и с т а л л и ч . строение нич. П. л е ж и т х и м и ч . и к р и с т а л л о х и м и ч . б л и з о с т ь ве­ П . П р и м е с н ы е с в о й с т в а П. т а к ж е с в я з а н ы с химич. щ е с т в . И о н н о - к о в а л е н т н а я , н а п р а в л е н н а я с в я з ь в от­ п р и р о д о й к а к самой п р и м е с и , т а к и основного веще­ д е л ь н ы х П. имеет о т л и ч и я , с в я з а н н ы е с р а з л и ч н ы м и с т в а , но более с л о ж н о . Х и м и ч . с о с т а в и т и п к р и с т а л ­ в а л е н т н ы м и с о с т о я н и я м и атомов, в х о д я щ и х в с о с т а в лич. с т р у к т у р ы дают первое представление о ближнем П. Вещества о т н о с я т к одному к л а с с у , и л и семейству, порядке, играющем определяющую роль д л я элект­ П . , е с л и с о с т а в л я ю щ и е и х атомы р е а л и з у ю т в а л е н т ­ р и ч . с в о й с т в твердого т е л а . В п о н я т и е б л и ж н е г о н о с т ь одного т и п а — н о р м а л ь н у ю , н е п о л н у ю и т. д. порядка включаются характер химич. связи между В н у т р и к л а с с о в П. н а х о д я т с я к р и с т а л л о х и м и ч . г р у п п ы , а т о м а м и , г е о м е т р и я и х р а с п о л о ж е н и я и абсолютное общность к-рых определяется к а к химич. аналогией, р а с с т о я н и е м е ж д у н и м и . В п р е д е л а х одного и того ж е т а к и сходством в р а с п о л о ж е н и и а т о м о в б л и ж н е г о т и п а к р и с т а л л и ч . с т р у к т у р ы изменение т и п а х и м и ч . п о р я д к а . К р и с т а л л и ч . с т р у к т у р ы ч л е н о в одной к р и ­ с в я з и з а в и с и т о т п р и р о д ы а т о м о в , п р е ж д е всего от с т а л л о х и м и ч . г р у п п ы могут п р и н а д л е ж а т ь к р а з л и ч н ы м атомного в е с а , с изменением к-рого м е н я ю т с я п е р и о д ы с и н г о н и я м . Н а п р . , П. со с т р у к т у р о й х а л ь к о п и р и т а решетки — в а ж н а я характеристика кристалла. принадлежат к кристаллохимич. группе алмазоподобн ы х П . , х о т я с т р у к т у р а х а л ь к о п и р и т а о т н о с и т с я к тет­ П о л у п р о в о д н и к о в ы м и с в о й с т в а м и , к а к т е п е р ь уста­ р а г о н а л ь н о м у , а не к у б и ч . виду с и м м е т р и и , к - р а я х а ­ н о в л е н о , о б л а д а е т большое число п р о с т ы х и с л о ж н ы х р а к т е р н а д л я о с н о в н ы х с т р у к т у р веществ этой к р и ­ химич. веществ — элементарных, двойных, тройных сталлохимич. группы. Кристаллохимич. группы П., и более с л о ж н ы х химич. с о е д и н е н и й , и х твердые п р и н а д л е ж а щ и е к одному к л а с с у , р а з л и ч а ю т с я м е ж д у р а с т в о р ы и т. д. И з в е с т н ы 12 э л е м е н т а р н ы х в е щ е с т в , собой по э л е к т р о н н о й к о н ц е н т р а ц и и , т. е. по ч и с л у к - р ы е в чистом виде я в л я ю т с я П. В т а б л . 1 п р е д с т а в ­ э л е к т р о н о в н а атом с о е д и н е н и я (эл/ат). Т а к , в к р и с т а л ­ л е н а ч а с т ь периодич. системы, в к - р о й сосредоточены лохимич. группе алмаза электронная концентрация эти 12 элементов — В , С, Si, Ge, Sn, Р , As, Sb, S, Se, р а в н а 4 эл/ат, а в к р и с т а л л о х и м и ч . г р у п п е а л м а з о Те, J , имеющих различную кристаллич. структуру. подобных П . она м е н я е т с я в п р е д е л а х 4,5—6,0 эл/ат. П р и этом В , С, Sn, Р и As я в л я ю т с я П. л и ш ь в с о с т о я ­ В пределах каждой кристаллохимич. группы возможно н и и о п р е д е л е н н ы х м о д и ф и к а ц и й , что особенно подчер­ у с л о ж н е н и е х и м и ч . состава П. без и з м е н е н и я э л е к т р о н ­ к и в а е т з а в и с и м о с т ь свойств П. от х а р а к т е р а х и м и ч . н о й к о н ц е н т р а ц и и и вида валентно сти а т о м а . Это р а с связи. г 3 23 c 18 3 l J l