Химические элементы — полупроводник

Количественные результаты по исследованию диффузии химических элементов в полупроводниках и металлических окислах приводятся в [8, 9]. [c.24]

Из каких химических элементов состоят халькогенидные стеклообразные полупроводники [c.22]

Полупроводниками являются. химические элементы четвертой, пятой и шестой групп таблицы Менделеева. [c.348]

Полупроводники бывают простые и-сложные. Полупроводник, основной состав которого образован атомами одного химического элемента, будет простым. Полупроводник, основной состав которого образован атомами двух или большего числа химически)б элементов, будет- сложным. [c.568]

Легирование — процесс искусственного введения примесей в полупроводник для управляемого изменения его физических свойств. Легирующим называется химический элемент, атомы которого введены в решетку кристалла полупроводника для изменения его свойств. Примесь, атомы которой являются акцепторами называют акцепторной. Акцептор — дефект решетки, способный при возбуждении захватывать электрон из валентной зоны. Соответственно донорной называют примесь, атомы которой являются донорами. Донор — это дефект решетки, способный при возбуждении отдавать электрон в зону проводимости. [c.334]

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]

В настоящее время наиболее распространены так называемые элементарные полупроводники, т. е. такие материалы, которые состоят из одного химического элемента (например, германий, кремний, селен). [c.176]

Химические элементы — полупроводники [c.237]

Химические элементы — полупроводники 237 [c.397]

Как было указано в гл. 1 ( 1-1), полупроводники с точки зрения зонной теории проводимости отличаются небольшой шириной запрещенной зоны. Из общего числа химических элементов 11 обладают полупроводниковыми свойствами. В табл. 7-1 даны значения ширины запрещенной зоны полупроводниковых химических элементов. [c.315]

Сильное влияние примесей на проводимость полупроводников вызвано изменением энергетического спектра. При этом возможно два случая 1) если примесь представляет собой химический элемент более низкой группы периодической таблицы, чем сам полупроводник, то он создает дополнительные незанятые энергетические 316 [c.316]

Сильное влияние примесей на проводимость полупроводников вызвано изменением энергетического спектра. При этом возможно два случая 1) если примесь представляет собой химический элемент более низкой группы периодической таблицы, чем сам полупроводник, то он создает дополнительные незанятые энергетические уровни, близкие к уровням занятой зоны 2) если примесью является элемент более высокой группы периодической таблицы, то она создает дополнительную занятую энергетическую зону, близкую к основной незанятой зоне. В первом случае примесь называют акцепторной—принимающей, во втором—до-норной — дающей. Смысл этих терминов заключается в следующем при наличии акцепторной примеси благодаря малой ширине запрещенной зоны между основной занятой зоной и незанятой зоной примесей легко осуществляется переход электронов из занятой зоны в зону примесей. В результате этого в занятой зоне образуется дырка , перемещение которой соответствует перемещению положительных носителей тока поэтому такую электропроводность называют дырочной , или электропроводностью типа р (положительной — позитивной). При наличии донорной примеси электроны из примесной зоны легко переходят в основную зону проводимости, создавая эффект обычной электронной электропроводности типа п (отрицательной — негативной). Схемы энергетических уровней в полупроводнике чистом, без примесей, а также с акцепторной и донорной примесью показаны на рис. 7-1, [c.276]

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]

Модель свободных электронов в металле, изложенная в предыдущих главах, дает нам возможность хорошо объяснить ряд электронных свойств металлов, однако есть и другие электронные свойства твердых тел, для объяснения которых модель свободных электронов оказывается бесполезной. Эта модель не может нам помочь понять, почему одни химические элементы в кристаллическом состоянии оказываются хорошими проводниками, другие — изоляторами или полупроводниками, электрические свойства которых резко зависят от температуры. Различие [c.307]

Типичными широко применяемыми полупроводниками являются германий Ое, кремний 51 и теллур Те. Эти химические элементы принадлежат к IV и VI группам периодической системы, и на внешней электронной оболочке атомов этих элементов находятся четыре валентных электрона ( 1.2.9.2°). [c.243]

Примесной проводимостью полупроводников называется их электропроводность, обусловленная внесением в их кристаллические решетки примесей примесных центров). Примесными центрами являются а) атомы или ионы посторонних химических элементов, внедренные в решетку полупроводника б) избыточные атомы или ионы элементов [c.246]

К аморфным полупроводникам относят аморфные кремний, германий, ряд других элементов и их сплавы. Кремний и германий в твердом состоянии четырех валентны, т. е. каждый их атом образует сильные (ковалентные) химические связи с четырьмя соседними атомами. Поэтому кремний и германий называют материалами с тетраэдрическими связями (тетра - четыре). Тетраэдрические связи приводят к образованию в этих материалах не отдельных молекул, а непрерывной трехмерной сетки химически связанных атомов. Отсутствие шарнирных связей придает такой сетке боль- [c.12]

Такая особенность приводит к исключительной чувствительности проводимости полупроводников к различным примесям, включая избыток или недостаток атомов одного из элементов, образующих полупроводниковые химические соединения кислорода в окислах, углерода в карбидах, серы в сульфидах и т. д. [c.270]

Технические полупроводники могут быть разбиты на четыре группы 1) кристаллы с атомной решеткой (графит, кремний, германий) и с молекулярной решеткой (селен, теллур, сурьма, мышьяк, фосфор) 2) различные окислы меди, цинка, кадмия, титана, молибдена, вольфрама, никеля и др. 3) сульфиды (сернистые соединения), селениды (соединения с селеном), теллуриды (соединения с теллуром) свинца, меди, кадмия и др. 4) химические соединения некоторых элементов третьей группы периодической таблицы элементов (алюминий, галий, индий) с элементами пятой группы (фосфор, сурьма, мышьяк) и др. К числу полупроводников относятся некоторые органические материалы, в частности полимеры, имеющие соответствующую полупроводникам по ширине запрещенную энергетическую зону. Особенности свойств некоторых органических полупроводников, как гибкость, возможность получения пленок при достаточно большой механической прочности, заставляют считать их перспективными. [c.276]

Химически чистые полупроводники называются собственными полупроводниками. К ним относится ряд химически чистых элементов кремний, германий, селен, теллур и др., а также многие химические соединения арсенид галлия, антимонид индия, арсе-нид индия и др. На рис. 5.6, а показана упрощенная схема зонной структуры собственного полупроводника. При абсолютном нуле валентная зона у него укомплектована полностью, зона проводимости, расположенная над валентной зоной на расстоянии Eg, является пустой. Поэтому при абсолютном нуле собственный полупроводник, как и диэлектрик, обладает нулевой проводимостью. [c.154]

В полупроводниковых тензорезистора X в качестве чувствительного элемента используют монокристалличе-ский полупроводник толщиной 20— 50 мкм, шириной до 0,5 мм и длиной 2—12 мм. Особенностью полупроводниковых тензорезисторов является их высокая чувствительность, в 50— 60 раз превышающая чувствительность проволочных тензорезисторов, и большой уровень выходного сигнала (0,1В и более). Сопротивление полупроводникового тензорезистора при одних и тех же размерах посредством добавления присадок и выбора определенной технологии изготовления может меняться от 100 Ом до 50 кОм. Тензорезисторы из кремния и германия обладают высокой чувствительностью, химически инертны и выдерживают нагрев до 500—540 °С. [c.412]

В кристаллах с ковалентной связью проводимость электрического тока может осуществляться как путем перемещения электронов (электронная, или п-проводимость), так и путем перемещения дырок (дырочная, или р-проводимость). Вследствие большой подвижности электронов в идеальных кристаллах химически чистого полупроводника электронная проводимость превалирует. В реальных кристаллах химически чистых германия и кремния может превалировать дырочная проводимость из-за неизбежных дефектов в упаковке атомов (дислокации вакансии границы зерен, блоков и т.д.). Проводимость в химически чистом полупроводнике называется собственной проводимостью. Однако получить химически чистые элементы весьма сложно. Вследствие этого полупроводники всегда содержат примеси, которые изменяют характер и значение проводимости. Электрическая проводимость, обусловленная присутствием примесей в полупроводнике, называется примесной. [c.587]

В настоящее время установлено, что некоторые элементы, например германий и кремний, имеющие ковалентный тип химической связи между атомами в твердом состоянии, после плавления переходят в металлическое состояние. Это происходит за счет разрушения пространственной системы жестких р -гибридных связей и сопровождается увеличением концентрации свободных электронов и координационного числа. Это заключение подтверждено исследованиями электропроводности, плотности и других свойств, а также рентгеноструктурными исследованиями (см. Р е г е л ь А. Р., сб. Вопросы теории и исследования полупроводников и процессов полупроводниковой металлургии , Изд-во АН СССР, 1955 Глазов В. М., Чижевская С. Н., Глаголева Н. Н., Жидкие полупроводники, изд-во Наука , 1967.— Прим. перев. [c.23]

Широкое практическое применение находят неорганические кристаллические люминофоры, называемые кристал-лофосфбрами или, проще, фосфорами (не надо путать с химическим элементом фосфором ). Они используются, например, в светящихся циферблатах часов. Кристаллофос-форы синтезируют, прокаливая специально приготовленные смеси, включающие в себя основное вещество и примеси активаторов, играющих роль центров люминесценции. Все кристаллофосфоры относятся к диэлектрикам или полупроводникам. [c.184]

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]

Даже то немногое, что мы узнали о фазовых диаграммах, достаточно для решения важнейшей практической задачи получения чистых химических элементов. Нам уже известно, как сильно сказывается иногда содержащаяся даже в ничтожном количестве примесь на свойствах металлов. Но настоящим бедствием стали примеси в техноло- fi ГИИ полупроводников. Долгое вре- I. мя прогресс в этой области тор- мозился отсутствием действенных методов очистки. [c.47]

К полупроводникам относится множество материалов. Наиболее широко в технике в последнее время используются германий и кремний. Эти моноатомные кристаллы являются полупроводниками уже в чистом состоянии, так как у них дно зоны проводимости отделено от потолка валентной зоны сравнительно малым энергетическим расстоянием. Некоторые полупроводники представляют собой бинарные химические соединения. Например, полупроводники типа АщВу, состоящие из одного элемента третьей и одного элемента пятой группы периодической истемы. [c.292]

Действительно, если до XVIII в. в технике использовалось всего 19 химических элементов, то в XVIII — 28, в XIX — 50, в 20-х годах XX в.— 59, а в настоящее время из 88 найденных в природных условиях химических элементов используется уже 85. В конце 60-х годов в промышленности США использовалось около 100 элементов из 300 изотопов по сравнению с 70 элементами и 100 изотопами в довоенный период. Освоено производство ряда новых конструкционных материалов, в первую очередь сплавов и соединений тугоплавких и редких металлов, жаростойких и ударопрочных видов пластмасс, легких металлов, керамики, полупроводников, сверхпроводящих материалов. Заметно повысилось качество и расширился ассортимент традиционных материалов, на основе которых освоен выпуск новых видов продукции. Теперь почти все химические элементы имеют то или иное промышленное или научное применение, чего не было 30—40 лет назад. Очевидно, что расширение ассортимента природных и синтетических материалов будет продолжаться еще интенсивнее и в перспективе Одна из главных характеристик любых материалов — их механические свойства, особенно прочность. Основной [c.77]

Постоянные и случайные примеси. Материалы, получаемые промышленным способом, обычно содержат примеси, изменяющие особенно сильно свойства полупроводников, а также металлов и диэлектриков. Так, в чистом железе при спектральном анализе было обнаружено 27 химических элементов. Примеси бывают постоянными, являющимися обычно спутниками основвых элементов, составляющих материал и попадающих в материалы из сырья, применяемого для его производства. Например, в стали содержатся следующие постоянные примеси кремний, марганец, сера, фосфор, кислород и азот. Кроме того, в материалах могут встречаться случайные или местные примеси. Они попадают в материалы потому, что содержатся в местном сырье, или вследствие особенностей данного технологического процесса. Так, в железной руде, добытой на Урале, содерлсится медь, которая всегда имеется в выплавляемых из такой руды чугунах н сталях. Степени очистки веществ. В технике вещества по степени очистки делят ка следующие четыре класса [c.4]

Реальные химические вещества, с которыми практически приходится иметь дело, и даже сверхчистые кристаллы элементарных полупроводников Ое и 51 всегда содержат остаточные примеси, то есть всегда представляют собой вещества, состоящие из нескольких химических элементов. Взаимодействие химических элементов, образующих данный материал, может быть весьма сложным. Конкретный результат этого взаимодействия зависит от кристаллохимической природы взаимодействующих элементов, их концентрации, а также от внещних факторов — температуры и давления. [c.139]

Суть же радиационного (или трансмутационного) метода легирования выращенных кристаллов сводится к следующему. При облучении кристаллов полупроводников и диэлектриков ядерными частицами (нейтронами, протонами, 7-квантами и др.) в результате протекания ядерных реакций может происходить превращение части атомов основного вещества в атомы других химических элементов, которые отсутствовали ранее в веществе. Например, при облучении 51 медленными нейтронами образуется нестабильный изотоп Si, который, распадаясь с периодом полураспада 2.6 часа, превращается в стабильный изотоп P. Эти явления находят все более щирокое применение для однородного легирова- [c.264]

Керамики обладают разнообразными олектронными свойствами и в заиисимости от природы химической связи могут использоваться как диэлектрики, полупроводники, рромагпетики, актив1ше элементы лазеров и мазеров. [c.9]

Деление описаний объектов иа аспекты и иерархические уровни иепосредствеиио касается математических моделей. Выделение аспектов описания приводит к выделению моделей электрических, механических, гидравлических, оптических, химических н т. и., причем модели процессов функционирования изделии и модели процессов их изготовления различные, например модели полупроводниковых элементов интегральных схем, описывающих процессы диффузии и дрейфа подвижных носителей заряда в полупроводниковых областях при функционировании прибора и процеееы диффузии примесей в полупроводник при изготовлении прибора. [c.37]

В зависимости от химического состава стеклообразные материалы могут быть диэлектриками, полупроводниками и проводниками. Типичными представителями стеклообразных полупроводников являются халькогенидные стеклообразные полупроводники (ХСП), которые представляют собой сплавы халькогенов — элементов шестой группы периодической системы (серы 5, селена 5е или теллура Те) с элементами пятой (мышьяк Аз, сурьма 5Ь) или четвертой (кремний 51, германий Ое) групп. К этим же материалам относят элементарный халькоген — стеклообразный селен. [c.12]

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]

В чистом германии и кремнии количество освобождающихся электронов равно количеству дырок, ио если искусственно к этим четырехвалентным элементам добавить немного атомов другого вещества, можно получить преобладание п- или р-проводимости. Пятивалентные элементы сурьма, мышьяк, фосфор — донорные примеси — они отдают свой пятый легковозбуждающийся свободный электрон в решетку германия или кремния и создают полупроводник (п-типа) с электронной проводимостью. Трехвалентные элементы индий, алюминий, бор — акцепторные примеси для обеспечения связи между атомами (ионами) — забирают один (четвертый) электрон германия или кремния, образуя электронную дырку, создают дырочный тип (р-тип) проводимости. Кроме германия и кремния, для полупроводников применяется еще ряд других элементов, а также химических, соединений, керамических комплексов и полимеров. [c.464]

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]

Электроотрицательность элемента является мерой способности его атомов принимать валентные электроны, и поэтому относительные электроотрицательности элементов качественно характеризуют вероятность образования промежуточных фаз и природу связи в них. Электроотрицательности элементов были недавно использованы для обсуждения характера химической связи в полупроводниковых промежуточных фазах. К этому вопросу мы вернемся позднее при обсуждении полупроводников. Природу связи между атомами в промежуточных фазах до некоторой степени характеризует также координационное число. Вещества с преимущественно ковалентным или ионным характером связи имеют координационное число меньше восьми, тогда как металлы могут иметь координационные числа до 16. В тех структурах, где существенную ролв играет размерный фактор, координационные числа должны быть максимальными, а характер связи между атомами преимущественно металлическим. [c.221]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...