ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ПОЛУПРОВОДНИКОВ. С. Д. Лазарев, Мейлихов из "Физические величины. Справочник " Электроны проводимости металла объединяются в пары благодаря электрон-фононному взаимодействию, вследствие чего сверхпроводимость оказывается чувствительной к свойствам кристаллической решетки. Разные кристаллические модификации одного и того же вещества имеют различную критическую температуру, Тс зависит от внешнего давления Р. [c.448] К микроскопическим характеристикам сверхпроводника относятся характерный размер пары электронов о и глубина проникновения магнитного поля X. [c.448] Большинство сверхпроводящих сплавов относится к так называемым сверхпроводникам II рода, в которых возможно сосуществование сверхпроводимости и магнитного поля (фаза Шубникова). Магнитное поле вызывает появление в объеме таких сверхпроводников тонких нитей нормального металла (вихрей Абрикосова) с характерным размером Х, каждая из которых несет квант магнитного потока Фо = й с/2е, где й—постоянная Планка, с — скорость света, е — заряд электрона. В связи с тем, что в сверхпроводниках II рода нет полного эффекта Мейснера, в них сверхпроводимость существует при гораздо более высоких значениях напряженности магнитных полей Нс2. [c.448] Различные характеристики сверхпроводников представлены в табл. 21.20—21.25 и на рис. 21.11. [c.448] Максимальное давление, достигнутое а эксперименте. [c.449] Вещества, в которых при Г=0 К верхняя из заполненных электронами энергетических зон (валентная зона) и нижняя из незаполненных электронами энергетических зон зона проводимости) не перекрываются, являются полупроводниками или диэлектриками. Граница между ними весьма условна — в полупроводниках энергетический зазор между зоной проводимости и валентной зоной не очень велик, что приводит к появлению в зонах заметного числа свободных носителей заряда при Т О К. [c.454] Обычно удельное сопротивление полупроводников (при Г = 290 К) находится в интервале Ом-см (в металлах р= 10 ч-10- Ом-см). [c.454] Характерными чертами этого класса веществ являются рост электропроводимости с температурой, малая (по сравнению с металлами) концентрация носителей тока, высокая чувствительность электрических свойств по отношению к воздействию излучений и наличию примесей, а также неомическое поведение контактов. [c.454] Ширина запрещенной зоны. Ширина запрещенной зоны Eg представляет собой энергетический зазор между абсолютным максимумом валентной зоны и абсолютным минимумом зоны проводимости. Определяется по температурному ходу сопротивления или оптическими методами (край полосы поглощения, длинноволновая граница фотопроводимости). Значение Eg зависит от температуры и давления зависимость определяется коэффициентами ai = dEg/dT цар — dE.JdP. [c.454] Подвижность носителей и проводимость. Дрейфовая подвижность Цдр = Удр/ , где идр — дрейфовая скорость носителей в электрическом поле Е. Определяется прямыми опытами по времени распространения инжектируемого импульса неосновных носителей в образце. Удельная проводимость а связана с дрейфовой подвижностью Цр электронов и дырок и их концентрацией пир соотношением а = е(пр.,г + рп ). Измерение эффекта Холла позволяет определить холловскую подвижность р,н=1 а1, где R — коэффициент Холла. [c.454] Холловская подвижность носителей Цд определяется соотношением цн= Ла1. [c.454] Времи жизни носителей. Время жизни т представляет собой время, за которое неравновесная концентрация носителей спадает за счет их рекомбинации до равновесного значения. Основные механизмы рекомбинации — из-лучательный (энергия рекомбинирующей пары электрон— дырка излучается в виде фотона), фононный (энергия передается решетке), ударный (энергия пары передается третьей частице). [c.454] Чаще всего имеет место не прямая рекомбинация, а процесс идет через рекомбинационные центры (примеси, дефекты). [c.454] Теоретическая оценка времени излучательной рекомбинации Tff дает верхний предел значения т. Для Г = 300 К и концентрации, близкой к собственной, значения Тв приведены в табл. 22.1. Здесь же приведены реальные значения т. [c.454] Поверхностная рекомбинация. Помимо рекомбинации в объеме носители могут рекомбинировать на поверхности полупроводника. Скорость поверхностной рекомбинации S определяется как скорость потока частиц из объема к аоверхности, необходимого для поддержания на ней избыточного числа неравновесных носителей. Скорость s сильно зависит от способа обработки поверхности. Так, для Ge при травлении поверхности в кипящей Н2О2 язЮ см/с, а при шлифовке s 10 см/с и более. Обычно s = 10 -f-10 см/с. [c.454] Длина диффузии. Длина диффузии Ld — расстояние, характеризующее пространственный спад неравновесной концентрации носителей до равновесного значения. Значение Ld определяется через коэффициент диффузии D и время жизни т с помощью соотношения Lo=l Коэффициент диффузии и подвижность связаны соотношением Эйнштейна D = kT i. e (в невырожденном полупроводнике). Максимальная длина диффузии характеризует степень совершенства и чистоты кристалла. При Г = 300 К Z.d =0,5 см в Ge, Lo 0,3 см в Si, 10 - 10 см в InSb [162]. [c.455] Обычно tii определяют экспериментально по данным измерений эффекта Холла и проводимости в соответствующем интервале температур. [c.455] Различным ветвям колебаний соответствуют, вообще говоря, различные значения температуры Дебая. Значения Ти, определяемые из тепловых измерений, являются усредненными по существенным при температуре измерений ветвям колебаний. Более детальную информацию дают, например, измерения упругих констант. [c.455] Предельная частота оптических фононов mj, есть частота соответствующих (продольных и поперечных) оптических колебаний решетки с длиной волн, значительно превышающей межатомное расстояние. Определяется из спектров поглощения и отражения инфракрасного излучения, а также с помощью нейтронной спектроскопии. Для элементов (Si, Ge и др.) со =сО( = озо. [c.455] Вернуться к основной статье