ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Химическая область систем жидких полупроводников из "Жидкие полупроводники " Жидкие полупроводники, за исключением элементов селена и теллура, представляют собой сплавы, содержащие два и более элементов. Системы тройных и более сложных сплавов могут быть поняты путем естественного распространения представлений, развитых для систем бинарных сплавов поэтому здесь обсуждение ограничено бинарными системами. [c.49] Из металловедения хорошо известно, что кристаллические интерметаллические соединения с ковалентными и ионными связями имеют тенденцию образовываться, если по меньшей мере один из элементов принадлежит к группе IVB или к более дальним группам периодической системы элементов ([137], гл. 4). Это следует из химического принципа, согласно которому предпочтительно образуются такие соединения, в которых один из элементов имеет почти заполненную оболочку валентных электронов. Очевидно, что химические составы жидких полупроводников согласуются с этим принципом. Теория химических связей полупроводниковых соединений Мозера и Пирсона [178] представляет собой более детальное изложение указанного принципа. Основное отличие жидких полупроводников состоит в том, что в жидкой фазе может существовать больше различных молекулярных структур, чем в кристалле, поэтому ограничения стехиометрии, соответствующие правилам Мозера и Пирсона, в этом случае не могут применяться строго. [c.49] Имея это в виду, мы рассмотрим, почему полупроводниковые свойства обнаруживают в основном, по-видимому, сплавы, содержащие элементы, группы VIB (халькогены), а также почему роль электроотрицательных элементов редко играют элементы групп IVB, VB и УИВ. Часть ответа состоит в том, что элементы групп IVB и VB, особенно более тяжелые из них, имеют сильную тенденцию принимать альтернативную валентность, которая меньше на 2. Это соответствует тому, что при образовании связей не используются (ns) валентных электронов в более низких состояниях. Например, такие элементы, как олово и сурьма, имеют альтернативные химические свойства, подобные химическим свойствам кадмия и индия соответственно, и имеют тенденцию при соединении с другими металлами образовывать типичные металлические сплавы. Что касается элементов группы VIIB, то их большая электроотрицательность является причиной, по которой такие элементы образуют ионные соединения. Однако ряд систем сплавов М—X, где X — галоген, существует в широкой области стехиометрии. Эти системы обладают многими свойствами жидких полупроводников, как отмечалось в гл. 1. [c.50] Второе ограничение области жидких полупроводников связано с образованием твердой и газовой фаз. Следует принять во внимание, что существование определенной фазы отражает только большую стабильность этой фазы по отношению к другим фазам. Возможность образования особенно стабильного твердого соединения ограничивает снизу температурную область существования жидкости. Элементы, которые образуют малые стабильные молекулы в паровой фазе, имеют особенно большое давление насыщенных паров, и это может ограничивать сверху температурную область существования жидкости. [c.50] Что касается ограничений со стороны высоких температур, то элементы О, 8, 8е и Те образуют относительно стабильные в газообразном состоянии молекулы. Поэтому жидкие системы халькогенидных сплавов имеют температурную область существования, ограниченную высоким давлением паров, особенно для первых трех элементов и составов, богатых содержанием халькогенов. [c.51] Работа [123], содержащая фазовые диаграммы и другую информацию о фазовом равновесии бинарных систем, служит очень полезным справочником по области составов и температур для жидких полупроводников. Приведенные выше соображения полезны для объяснения, если не для приближенного предсказания, размеров этой области для различных систем. На рис. 3.1 показаны кривые ликвидуса для ряда бинарных систем, которые образуют жидкие полупроводники. [c.51] На фазовых диаграммах систем жидких полупроводников часто имеются области составов, в которых разделяются две несмешивающиеся жидкие фазы. Это особенно интересно с точки зрения химического принципа, согласно которому разнородные жидкости не смешиваются. Например, разделение Т1—Те (рис. 2.4) на фазы, одна из которых имеет состав приблизительно 100 % Т1, а другая содержит примерно 70 % Т1, позволяет предположить, что вторая фаза представляет собой полупроводник, который имеет тенденцию не смешиваться с металлическим таллием. При этом состав чистых жидкостей можно определить лишь приблизительно, поскольку несмешивающиеся жидкости всегда до некоторой степени растворимы одна в другой. [c.51] Как показано на рис. 3.1, в ряде бинарных систем состава МгХ, таких, как Т1—Те, Т1—8е, 1п—Те, Ад—8, Ад—8е, Ад—Те, Си—О, Т1—8, возникает разделение между металлической и полупроводниковой фазами. Другой часто возникающий, тип интервала растворимости найден в сплавах с большим содержанием селена или серы. В этом случае полупроводниковая фаза отделяется от жидких 8 или 8е последние представляют собой, по-видимому, молекулярную жидкость с ван-дер-ваальсовыми связями между молекулами. (Селен обычно считают жидким полупроводником, но по своим электронным свойствам он, подобно сере, приближается к хорошим изоляторам.) Конечно, отсутствие смешивания не обязательно означает, что одна из фаз является полупроводником. Разделение на фазы имеет место во многих жидкостях, в которых обе составляющие являются определенно металлами. [c.51] Вернуться к основной статье