Полупроводниковые Простые полупроводники

Что служит сырьем для получения простых полупроводников Какие основные технологические операции имеют место при получении кремния полупроводниковой чистоты [c.293]

К полупроводниковым относятся материалы, обладающие удельным электросопротивлением в пределах 10 -10 Ом-м. К этим материалам относятся 12 элементов (табл. 18.3), представляющие простые полупроводники, а также многие химические соединения элементов различных групп Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева (табл. 18.4). [c.585]

Использующиеся в практике полупроводниковые материалы могут быть подразделены на простые полупроводники (элементы), полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комплексы (например, керамические полупроводники). В настоящее время изучаются также стеклообразные и жидкие полупроводники. [c.322]

Для большинства полупроводниковых приборов используются примесные полупроводники. Поэтому в практике важное значение имеют такие полупроводниковые материалы, у которых ощутимая концентрация собственных носителей заряда появляется при возможно более высокой температуре, т. е. полупроводники с достаточно широкой запрещенной зоной. В рабочем интервале температур поставщиками свободных носителей заряда являются примеси. Примесями в простых полупроводниках служат чужеродные атомы. [c.325]

Полупроводниковые соединения могут обладать самыми разнообразными электрофизическими свойствами, в ряде случаев превосходящими свойства простых полупроводников. Рассмотрим наиболее важные для электротехники материалы. [c.350]

Совмещенные полупроводниковые микросхемы (или просто совмещенные микросхемы) — микросхемы, в которых большая часть входящих в схему элементов выполнена методами полупроводниковой технологии в объеме полупроводниковой пластины, а часть элементов (обычно резисторы, конденсаторы и соединительные проводники) выполнена на поверхности полупроводника методами пленочной технологии. [c.669]

В меднозакисных и селеновых вентилях используются полупроводники в поликристаллическом виде, в то время как в германиевых и кремниевых используют полупроводниковые монокристаллы что улучшает процессы, происходящие в р- /г-переходе. Благодаря этому германиевые и кремниевые вентили обладают гораздо более высокими характеристиками. Аморфная разновидность кремния не применяется как полупроводниковый материал. Германиевые вентили раньше кремниевых нашли широкое промышленное применение, что связано с более простой технологией получения монокристаллов германия, хотя и она связана с немалыми трудностями. [c.284]

Полупроводниковые жидкости представляют собой недостаточно изученный класс веществ по сравнению с другими веществами, такими, как жидкие металлы или расплавленные соли, для которых имеются модели в первом приближении (например модель газа свободных электронов для металлов или борнов-ская модель для ионных веществ). Простые модели, которые можно было бы рассматривать как первые приближения для объяснения свойств жидких полупроводников, отсутствуют, и развитие подходящих концепций для построения таких моделей представляет собой нерешенную проблему. [c.13]

Рассмотрим, наконец, структуру полупроводников, для которых ширина зон в кристаллическом состоянии сравнима или больше расстояния между зонами. В действительности большинство полупроводников при плавлении становятся металлическими. Таковы, например, жидкие кремний и германий, которые вполне можно рассматривать как простые металлы. Вместе с тем, некоторые полупроводники, как, например, германий, можно получить в аморфном стеклообразном состоянии при осаждении пленок при низких температурах. В этом случае, хотя плотность низкая, как и в полупроводниковой фазе, дальнего порядка в структуре не возникает. Вероятно, отсутствие порядка приводит к высокой плотности ловушек, распределенных в запрещенной зоне. Однако, несмотря на присутствие этих многочисленных ловушек, свойства таких аморфных полупроводников весьма похожи на свойства собственного кристаллического полупроводника. После общего обсуждения электронных свойств в гл. П1 мы рассмотрим более подробно соответствующую электронную структуру и разберем следствия, вытекающие из нее. [c.243]

Совсем недавно нашел важные применения и другой полупроводниковый прибор, основанный на отрицательном сопротивлении. В нем используется открытый Ганном [III эффект, который мы вкратце опишем. Ганн обнаружил, что некоторые полупроводники типа А В , такие, как арсенид галлия или антимонид индия, генерируют микроволновые колебания, если приложить к ним большое постоянное электрическое поле. Это явление открывает простой и непосредственный метод генерации. [c.312]

Теория атомных свойств полупроводников имеет еще более зыбкую основу. Опять проблема состоит не в отыскании самой энергии связи. Даже если мы пренебрежем полупроводниковой природой кремния и будем рассматривать его как простой металл в приближении Вигнера — Зейтца, то мы получим примерно правильные энергию связи и даже равновесный атомный объем (23). Это не позволяет определить ту конфигурационную зависимость энергии, которая возникает целиком из-за небольших изменений энергии при переходе электронов из металлического состояния в сильно связанное. Однако удача с энергией связи наводит на мысль, что в данном случае мы могли бы воспользоваться методом псевдопотенциалов, как мы это делали для простых металлов (241. Подобный подход, очевидно, совершенно неприменим к электронным свойствам, когда главным является исчезновение ферми-поверхности. Кроме того, при рассмотрении экранирования возникает принципиальная ошибка в области длинных волн диэлектрическая функция расходится в области длинных волн вместо того, чтобы стремиться к некоторой константе, как это должно было бы быть. Однако если интересующие нас свойства характеризуются фурье-компонентами потенциала с длинами волн порядка периода решетки, описанный подход может оказаться разумным. Таким образом, в частности, можно получить распределение электронной плотности в кремнии, показанное на фиг. 6, которое, по крайней мере полуколичественно, согласуется с экспериментом. Вместе с тем, определяя наиболее устойчивую структуру, мы не можем [c.499]

Полупроводниковые кристаллы относятся главным образом к классу диэлектриков с ковалентной связью ). Из простых веществ с полупроводниковыми свойствами наименее сложной кристаллической структурой обладают элементы IV группы периодической системы из них наиболее важны германий и кремний. Углерод в форме алмаза относится, строго говоря, к диэлектрикам, поскольку у него ширина запрещенной зоны составляет около 5,5 эВ. Олово в аллотропной форме серого олова представляет собой полупроводник с очень малой щелью. (Свинец — это, конечно, металл.) Другие полупроводниковые элементы — красный фосфор, бор, селен и теллур — обладают весьма сложной кристаллической структурой и характеризуются ковалентной связью. [c.188]

Чтобы составить представление о физике неоднородных полупроводников, рассмотрим в качестве простейшего примера р — п-переход. Это полупроводниковый кристалл, в котором концентрация примесей изменяется только вдоль данного направления (принятого за ось х) в узкой области (вблизи а = 0). При отрицательных х в кристалле преобладают акцепторные примеси (т. е. он относится к р-типу), а при положительных х — донорные примеси (т. е. он относится к гг-типу) (фиг. 29.1). Распределение концентраций доноров N x) и акцепторов Na x) называется профилем легирования . Термин переход исполь- [c.210]

ДО недавнего времени общей чертой большинства используемых лазеров — будь то лазеры жидкого, твердого или газообразного типов — была сравнительная простота устройства излучателей света. Например, в нервом рубиновом лазере излучателями являлись примесные ионы хрома, которые превращают кристалл окиси алюминия в рубин. Твердые и некоторые жидкие лазеры также используют в качестве излучателей примесные ионы редкоземельных металлов, В газоразрядных лазерах роль излучателей могут играть атомы, ионы или даже просто молекулы неорганических соединений, таких как двуокись углерода. Только в полупроводниковых лазерах в процессе излучения света используется сам полупроводник. Однако и в этом случае можно говорить о простоте строения, поскольку излучающие атомы упорядочены в кристаллической решетке. [c.17]

Приведенные простые эмпирические закономерности оказались полезными с точки зрения прогнозирования полупроводниковых производных от известных полупроводниковых соединений, в частности большой группы полупроводников сложного состава (твердые растворы, бинарные, тройные и др. соединения), производной от А В - . [c.73]

Диаграммы состояния изображают фазовый состав системы при разных концентрациях компонентов X, температурах Т и давлении Р. Диаграммы состояния в общем случае являются пространственными. Размерность пространства зависит от числа независимых переменных, функцией которых является фазовый состав. Эти переменные и являются координатами, в которых строится диаграмма. Простейший тип фазовых диаграмм характеризует состояние чистого однокомпонентного материала в зависимости от давления и температуры, например, хорошо известная диаграмма состояния воды. Однако подобные однокомпонентные системы мы не будем рассматривать, а сразу перейдем к рассмотрению многокомпонентных систем, так как при получении полупроводников используются именно многокомпонентные диаграммы. Чаще всего такие диаграммы строят в координатах температура-концентрация Т — X). В этом случае для бинарных (двухкомпонентных) систем диаграммы изображаются на плоскости. Для тройных (трехкомпонентных) систем диаграммы строятся в трехмерном пространстве и т. д. Если кроме температуры переменным является также давление, то уже и для бинарных систем диаграммы становятся трехмерными Р — Т — X диаграммы). В дальнейшем мы будем рассматривать в основном только бинарные системы, построенные в координатах Т — X. Однако в этой главе будут также рассмотрены я Р — Т — X диаграммы некоторых полупроводниковых бинарных систем, имеющие большое практическое значение. [c.143]

К третьему типу лазеров, которые разрабатываются и применяются в настоящее время, относится полупроводниковый, или инжекционный, лазер. Он похож на рубиновый и газовый лазеры и отличается от них лишь тем, что в качестве рабочего вещества (вещества, излучающего свет) в них используется крошечный кусочек полупроводника. Полупроводник — это вещество, которое не является ни хорошим проводником, ни хорошим изолятором. Конструктивно полупроводниковый лазер прост, К противоположным поверхностям полупроводника припаиваются два электрода. Когда такой полупроводник подсоединяется к мощному источнику тока, то через полупроводник течет прямой ток. Этот ток возбуждает атомы полупроводника. И когда атомы из возбужденных состояний переходят в основное состояние, то такой переход сопровождается ис- [c.57]

Электропроводность полупроводников обычно зависит от наличия в них примесей и дефектов решетки и в определенном температурном интервале быстро увеличивается с ростом температуры. В гл. 3 мы показали, что примеси элементов П1 и V групп в решетке элементов IV группы являются соответственно акцепторами и донорами электронов. В полупроводниковых соединениях соответствующие примеси ведут себя аналогично. Вакансии также относятся к числу дефектов, оказывающих влияние на электропроводность. Энергию, необходимую для отрыва электрона от донора или присоединения электрона к акцептору, называют энергией ионизации примеси или дефекта. Энергетические уровни простых доноров и акцепторов расположены в запрещенной зоне, вблизи зоны проводимости и валентной зоны соответственно (рис. 37), а энергия ионизации определяется как разность энергии между примесным уровнем и соответствующей зоной. Если в кристалле одновременно присутствуют доноры и акцепторы электронов, то электроны с донорных уровней перейдут на акцепторные и не дадут никакого вклада в электропроводность поэтому число примесных носителей тока при одновременном присутствии доноров и акцепторов определится как (Ш]—[Л]), т. е. как разность концентраций доноров и акцепторов. Если Ш]>>ГЛ], полупроводник относится к [c.72]

Многие неметаллические катализаторы обладают полупроводниковыми свойствами, и заманчиво использовать это их свойство в качестве ключа к раскрытию природы активности. Такая возможность связана со способностью полупроводника обмениваться зарядом с адсорбированной частицей, принимая или отдавая ей электрон. Для наиболее простой системы можно предположить, что в поверхностной реакции между адсорбированными акцепторами и донорами электронов [c.192]

Полупроводники представляют собой обширную группу веществ, занимающих по величине удельной объемной проводимости промежуточное положение между диэлектриками и проводниками. Возможность получения различного характера электроироводности — электронной и дырочной — и управления ею составляет одну из важных отличительных особениосте полупроводников. В периодической системе имеется 12 элементов, обладающих полупроводниковыми свойствами это так называемые элементарные или простые полупроводники (основной состав полупроводника образован атомами одного химического элемента). Такими элементами являются в III группе — бор в IV группе — углерод, кремний, германий, олово (серое) в V группе — фосфор, мышьяк, сурьма в VI группе —сера, селен, теллур в VII группе — йод. Достаточно отчетливо можно представить общие закономерности и особегнюсти элементарных полупроводников, рассматривая такие полупроводники, как германий и кремний ( 13.5 и 13.6). [c.171]

Использующиеся в практике полупроводники могут быть подразделены на простые полупроводники (их основной состав образован атомами одного химического элемента) и сложные полупроводниковые композиции, основной состав которых образован атомами двух или большего числа химических элементов. В настоящее время изучаются также стеклообразные и жидкие полупроводники. Простых полупроводников существует около десятка, они приведены в табл. 8-2. В современной технике особое значение приобрели кремний, германий и частично селен. Сложными полупроводниками являются соединения элементов различных групп таблицы Менделеева, соответствующие общим формулам (например, Si ), A4 Bv (InSb, GaAs, GaP), A B>v ( dS, ZnSe), a также некоторые [c.230]

Общие представления. Для большинства полупроводниковых приборов используются примесные полупроводники. Поэтому в практике важное значение имеют такие полупроводниковые материалы, у которых ощутимая концентрация собственных носителей заряда появляется при возможно более высокой температуре, т. е. полупроводники с достаточно широкой запрещенной зоной. В рабочем интервале температур поставщиками свободных носителей заряда являются примеси. Примесями в простых полупроводниках служат чужеродные атомы. Под примесями в полупроводниковых химических соединениях понимают не только включения атомов посторонних элементов, но и избыточные по стехиометрическому составу атомы тех самых элементов, которые входят в химическую формулу самого соединения. Кроме того, роль примесей играют всевозможные дефекты кристаллической решетки пустые узлы, атомы или ионы, оказавшиеся в междоузлиях решетки, дислокации или сдвиги, возникающие при пластической деформации кристалла, микротре-дины и т. д. (стр. 12). Если примесные атомы находятся в узлах кристаллической решетки, то они называются примесями замещения, если в междоузлиях — примесями внедрения. [c.233]

Химические методы получения простых полупроводников и чистых элементов, используемых при легировании и в производстве сложных полупроводниковых материалов, обеспечивают высокую степень очистки. Дистилляцией (испарение жидкой фазы) удаляют легкоиспаряющи-еся примеси, ректификацией (многократное испарение и конденсация) — примеси, имеющие невысокие температуры плавления, испарения и большой интервал жидкого состояния. Сублимацией (испарение твердой фазы) очищают от механических примесей и газов и получают монокристалл. Перечисленными методами можно получать монокристаллы с высоким значением удельного электросопротивления. Например, монокристалл германия при р = 0,10 Ом -м содержит в 1 м 10 ° атомов примесей (см. рис. 18.10). [c.590]

Полупро- водники Простые полупроводники Сложные полупроводниковые соединения и их твердые раствЪры Ферриты а-кварц, сегнетоэлектрики Окислы металлов Генераторы электромагнитных колебаний, усилители и выпрямители тока, преобразователи энергии, магнитные устройства, сегнетоэлектриче-ские устройства, катализаторы [c.217]

ФОСФОРЕСЦЕНЦИЯ — люминесценция, продолжающаяся значительное время после прекращения ее возбуждения ФОТО ДЕЛЕНИЕ — деление атомного ядра гамма-квантами ФОТОДИССОЦИАЦИЯ—разложение под действием света сложных молекул на более простые ФОТОИОНИЗАЦИЯ — процесс ионизации атомов и молекул газов под действием электромагнитного излучения ФОТОКАТОД — холодный катод фотоэлектронных приборов, испускающий в вакуум электроны под действием оптического излучения ФОТОЛИЗ— разложение под действием света твердых, жидких и газообразных веществ ФОТОЛЮМИНЕСЦЕНЦИЯ—люминесценция, возникающая под действием света ФОТОМЕТРИЯ— раздел физической оптики, в котором рассматриваются энергетические характеристики оптического излучения в процессах его испускания, распространения и взаимодействия с веществом ФОТОПРОВОДИМОСТЬ изменение электрической проводимости полупроводника под действием света ФОТОРЕЗИСТОР — полупроводниковый фотоэлемент, изменяющий свою электрическую проводимость под действием электромагнитного излучения ФОТОРОЖ-ДБНИЕ — процесс образования частиц на атомных ядрах и нуклонах под действием гамма-квантов высокой энергии ФОТОУПРУГОСТЬ — возникновение оптической анизотропии и связанного с ней двойного лучепреломления в первоначально оптически изотропных телах при их деформации [c.293]

По составу полупроводниковые материалы могут быть простыми и сложными. К простым относят такие полупроводники, как Ge, Si и Se, сложными являются, например, химические соединения типа Aj By (InP, ZnS, GaAs), твердые растворы замещения (1п Оа , ASyPj ) и др. [c.378]

Из всего многообразия нашедших достаточно широкое практическое применение полупроводниковых материалов задача получения бездисло-кационных монокристаллов больших диаметров решается относительно просто лишь для кремния. Связано это, в первую очередь, с тем, что критические напряжения образования дислокаций в монокристаллах кремния существенно выше, чем в других полупроводниках. Для полупроводников с более низкими значениями критических напряжений величины плотности дислокаций в выращиваемых монокристаллах ко- [c.58]

Итак, из математической логики известно, что простейшие суждения могут быть либо истинными, либо ложными. Элементарными логическими операциями являются не , и , или . Сложные логические операции, составленные из элементарных, позволяют реализовать правила арифметических действий наиболее просто в двоичной системе счисления. Вот почему в качестве основного звена счетного аппарата ЭЦВЛ используется, например, электронная лампа или соответствующий полупроводниковый элемент. Известно, что электронная лампа способна находиться в двух различных устойчивых состояниях она может проводить ток (лампа открыта ), но может и не проводить его (лампа закрыта ). Когда лампа открыта , т. е. когда на выходной клемме высокое напряжение, ее состояние соответствует единице (1), когда лампа закрыта , т. е. когда на выходной клемме низкое напряжение ее состояние соответствует нулю (0). Аналогичное положение наблюдается и у полупроводников. [c.232]

Следует отметить, что сопротивление такого термометра имеет легко измеряемую величину и, кроме того, его чувствительность (1/ ) (йЯ/йТ) возрастает при понижении температуры. На графике также показана чувствительность (11Я) йЯ/йТ) для платинового тер.мометра сопротивления в области температур от 10 до 20° К- Из сопоставления кривых видно явное преимущество герхМаниевого полупроводникового термометра в области низких температур. Полупроводниковые тер.мометры более подробно описаны в другой статье ). Здесь же о них упомянуто только потому, что на них возлагается большая надежда в отношении получения вторичных термометров для продления шкалы ниже 14° К. Надо надеяться, что будет найдена простая интерполяционная формула для установления зависимости между температурой и сопротивлением таких полупроводников. [c.156]

Большинство этих соединений обладает полупроводниковыми свойствами. Селенид АЬЗез — полупроводник с преимущественно ионным типом связи. Это соединение отвечает классическому правилу валентности. При взаимодействии с кислотой как простое солеобразное соединение выделяет селеноводород (слабую кислоту) и образует соль [c.16]

В настоящее время при изготовлении полупроводниковых приборов, кроме поликристаллических веществ, используют монокристаллы. Существует несколько методов выращивания монокристаллов, но наиболее распространенным является метод Чох-ральского. Этим методом получают монокристаллы германия, кремния и некоторых других полупроводников путем вытягивания кристаллов из расплава в специальной установке. Устройство и принцип действия такой установки довольно просты. В широкую кварцевую трубу устанавливают графитовый или фарфоровый тигель и сверху помещают держатель, на конце которого укрепляют затравку. Держателю при помощи соответствующих механизмов сообщается вращательное и поступательное движение. Через боковой отвод кварцевая труба соединена с вакуумной установкой. Если процесс осуществляется в среде инертного газа, то в кварцевой трубе имеются ввод и вывод для газа. Снаружи трубы в месте расположения тигля установлен индуктор индукционной печи. [c.185]

Неизвестные функции этой системы — концентрация дырок и электронов р(х, у, z, t) и п х, у, z, t) и напряженность электрического поля Е(х, у, Z, t). Вместо Е может фигурировать электрический потенциал ф(д , у, z, t), так как Е=—gradf. Краевые условия состоят из начальных условий, характеризующих распределение зависимых переменных по объему кристалла в начальный момент времени, и граничных, задающих значения зависимых переменных на границах рассматриваемой полупроводниковой области. Геометрические размеры и конфигурация диффузионных областей и омических контактов транзистора также учитываются граничными условиями. Параметрами этой модели являются основные электрофизические параметры полупроводника. Дифференциальные уравнения в частных производных можно решать методами конечных разностей либо конечных элементов. С помощью физико-топологической модели можно с высокой степенью точности определить основные статические и динамические характеристики транзистора. Модель не учитывает влияния магнитного поля и возможных неоднородностей полупроводникового материала, что несущественно для моделирования реальных транзисторов, так как большее значение имеет точное определение параметров модели. Применение подобных моделей транзистора в задачах анализа электронных схем практически нереализуемо. Они применяются только для идентификации параметров более простых схемных моделей транзистора. [c.132]

В главе 3, Простые комплексы на поверхностях полупроводников , изучается поведение поверхностей полупроводников, используемых в приборах и полупроводниковых катализаторах. Глава 4, Работа выхода. Измерения и результаты , дает критический обзор измерений работы выхода. Работа выхода является важным, хотя и не всегда верно измеряемым и используемым параметром при исследовании поверхности. Глава 5, Эпитак-сильные пленки халькогенидов свинца и родственных соединений , включена в эту серию, поскольку редактор считает, что изучение тонких пленок сыграет важную роль в будущих исследованиях физики поверхностей. [c.10]

Известно несколько способов получения диффузионного соединения полупроводник — металл диффузионная сварка чистых полупроводниковых материалов с металлами, а также предварительно металлизированных полупроводниковых и металлических деталей. Диффузионная сварка простых полупроводникот (кремний, германий) и бинарных соединений (арсенид галлия, карбид кремния) с металлами и сплавами имеет общие и отличительные закономерности. Специфические особенности этих соединений вызваны разной природой, различным строением структуры, физическими и механическими свойствами полупроводников. При диффузионной сварке чистых материалов (полупроводник — металл) зависимости температуры сварки от давления сжатия имеют экспоненциальный характер (рис. 7, кривая /). С увеличением температуры сварки давление сжатия необходимо уменьшать. При диффузионной пайке давление становится минимальным, при диффузионном вплавлении металлов в полупроводник — равно нулю. С уменьшением температуры сварки давление сжатия необходимо увеличивать. Это свя- [c.234]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...