Полупроводники элементарные

Найдем, в качестве примера, положение локальных разрешенных уровней примесных атомов V группы таблицы Менделеева в элементарных полупроводниках IV группы. Предположим, например, что в одном из узлов кристалла германия находится атом мышьяка, имеющий пять электронов в валентной оболочке. Четыре валентных электрона участвуют в образовании ковалентных связей с четырьмя соседними атомами германия.- Поскольку ковалентная связь является насыщенной, пятый электрон новой связи образовать не может. Находясь в кристалле, он сравнительно слабо взаимодействует с большим числом окружающих мышьяк атомов германия. Вследствие этого его связь с атомом As уменьшается и он движется по орбите большого радиуса. Его поведение подобно поведению электрона в атоме водорода. Таким образом, задача сводится к отысканию уровней энергии водородоподобного атома. При ее решении необходимо учесть следующие обстоятельства. Поскольку электрон движется не только в кулоновском поле иона мышьяка, но и в периодическом поле решетки, ему необходимо приписать эффективную массу т. Кроме того, взаимодействие электрона с атомным остатком As+, имеющим заряд Ze, происходит в твердом теле, обладающем диэлектрической проницаемостью г. С учетом этого потенциальная энергия электрона примесного атома [c.237]

Экситонное поглощение. До сих пор мы рассматривали поглощение света, приводящее к образованию свободных электронов и дырок. Однако возможен и другой механизм поглощения, при котором электрон валентной зоны переводится в возбужденное состояние, но остается связанным с образовавшейся дыркой в водородоподобном состоянии. Энергия образования такого возбужденного состояния, называемого экситоном, меньше ширины запрещенной зоны, поскольку последняя есть не что иное, как минимальная энергия, требуемая для создания разделенной пары. Экситон может перемещаться в кристалле, но фотопроводимость при этом не возникает, так как электрон и дырка движутся вместе. Экситоны могут достаточно легко возникать в диэлектриках, так как D них кулоновское притяжение электрона и дырки значительно. В полупроводниках это притяжение мало и поэтому энергия связи экситона также мала. Вследствие этого экситонные орбиты охватывают несколько элементарных ячеек кристалла (радиус орбиты -"15 нм). В металлах экситонное поглощение очень маловероятно. [c.310]

Н ое состояние). В процессе взаимодействия атомов с образо ванием кристалла предварительно происходит распаривание Зз -электронов, при этом один из них переходит на вакантную Зр-орбиталь (рис. 36, б). Затем происходит зр -гибридизация, в результате чего все четыре электрона становятся идентичными, обладая одинаковой формой электронного облака. Каждый атом кремния в возбужденном состоянии располагает четырьмя валентными электронами. Сетка валентных связей в кристалле кремния имеет следующий вид атом кремния находится в центре правильного тетраэдра, а валентные связи направлены к его углам. Такой же вид сетки и у германия — другого элементарного полупроводника с идеально ковалентной или гомеополярной (атомной, неполярной) связью. Отличие заключается лишь в том, что теперь гибридизации подвергаются 4з- и 4р-электроны. [c.97]

Таблица 22.2. Электрофизические свойства элементарных полупроводников [293]

Материалы для полупроводниковых лазеров. В качестве активных сред полупроводниковых лазеров используются в подавляющем большинстве случаев бинарные полупроводниковые соединения или многокомпонентные твердые растворы на их основе, так как элементарные полупроводники не являются прямозонными. В табл. 34.6 представлены полупроводниковые материалы, используемые в качестве рабочего вещества лазеров, и указан способ накачки. [c.946]

Дальний порядок упрощает анализ свойств кристаллов, так как информация о взаимном расположении всего лишь нескольких атомов, составляющих элементарную ячейку, позволяет последовательным переносом такой ячейки построить модель кристаллической решетки кристалла любых размеров. Дальний порядок в расположении атомов кристаллов является основой современной физики кристаллических полупроводников, на которой базируется полупроводниковая электроника. [c.5]

Основные характеристики некоторых элементарных полупроводников [c.182]

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕМЕНТАРНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ [c.183]

Рис. 159. Температурные зависимости микротвердости элементарных полупроводников и полупроводниковых соединений

Принцип действия механического полупроводника нетрудно понять, рассмотрев элементарную схему — несколько вплотную прижатых торцами друг к другу цилиндриков. Только между первым слева и остальными имеется небольшой зазор. Допустим, удар наносится левым крайним элементом, в то время как все остальные звенья находятся в покое. Поскольку все массы равны, энергия удара передается крайнему правому элементу полностью. (Вспомните биллиардные шары, стояш,ие впритык друг к другу. Если ударить по крайнему слева, то все шары остаются в покое, кроме крайнего справа, который отскакивает с такой же скоростью). Если же, наоборот, нанести удар крайним правым элементом, то вместо передачи импульса и энергии, он просто отскочит после мягкого толчка по всей системе. [c.225]

Здесь W — толщина обеднённого слоя, и — концентрации соответственно акцепторов и доноров в объёме полупроводника, е — элементарный заряд. [c.77]

Методы М. а. могут использоваться также для исследования веществ, в к-рых взаимодействие звука с элементарными возбуждениями не ограничивается простейшими релаксац. процессами. Напр., исследование поглощения звука в металлах и полупроводниках при разл. темп-рах, магн. полях и др, воздействующих факторах позволяет получить информацию о поведении электронов, о структуре ферми-поверхностей и об особенностях электрон-фононного взаимодействия. Измерение затухания звука в диэлектриках, напр. в кварце, в зависимости от темп-ры и при разных условиях предварит, обработки позволяет судить о наличии тех или иных примесей или дефектов. [c.194]

В объеме полупроводника возникают пары элементарных подвижных носителей электрических зарядов отрицательных — свободные электроны и положительных — дырки. Электронным полупроводником (полупроводником типа п) называется такой полупроводник, в котором концентрация свободных электронов преобладает над концентрацией дырок. Электроны в этом случае являются основными носителями зарядов, а дырки — неосновными. Донорами называются примесные атомы, которые вводятся в чистый полупроводник (пятивалентные атомы мышьяка, сурьмы, фосфора и др.) для получения избытка электронов. Дырочным полупроводником (полупроводником типа р) называется полупроводник, в котором концентрация дырок преобладает над концентрацией электронов. Акцепторами называются примесные атомы, которые вводятся в чистый полупроводник (трехвалентные атомы индия, алюминия, галлия и др.) для создания избытка дырок. Дырки в этом случае являются основными носителями зарядов. [c.348]

Различают полупроводники элементарные и соединения. К элементарным относятся следующие элементы таблицы Менделеева углерод (алмаз), кремний, германий, олово, фосфор, мышьяк, сурьма, висмут, сера, селен, теллур, йод. Полупроводниковые соединения сульфиды цинка, германия, олова, кадмия, ртути, сзинца селениды цинка, германия, олова, кадмия, ртути, свинца теллуриды цинка, германия, олова, кадмия, ртути, свинца арсенид и фосфит галлия карбид кремния и др. Имеются также аморфные (стеклообразные), органические и магнитные полупроводники, свойства которых пока недостаточно изучены. [c.335]

Уравнения (4.7) —(4,8) показывают, что причинами изменения концентрации носителей могут быть неодинаковость числа носителей, втекающих (и вытекающих) в элементарный объем полупроводника (тогда dlvJ O), и нарушение равновесия между процессами генерации и рекомбинации носителей. Уравнения (4.9) и (4.10), называемые уравнениями плотности тока, характеризуют причины протекания электрического тока в полупроводнике электрический дрейф под воздействием электрического поля (grad tp= 0) и диффузию носителей при наличии градиента концентрации. Уравнение Пуассона характеризует зависимость изменений в пространстве напряженности электрического поля Е=—gгadф от распределения плотности электрических зарядов pi [c.156]

В таблицах при отсутствии дополнительных обозначений приведены данные для твердого иоликристалличе-ского состояния. В других случаях приняты сокращения (м/к) — монокристаллическое состояние (в случае, когда для вещества приведены данные для монокристалли-ческого и поликристаллического состояний, во избежание ошибок специально выделено значение поликристаллического состояния — (п/к) )с ц и Х1 —восприимчивости, измеренные вдоль и перпендикулярно оси наиболее высокой симметрии x > X . Хс — восприимчивости вдоль направлений векторов трансляций элементарной ячейки данной кристаллической решетки (г) — газообразное, (ж) — жидкое, (ТВ) — твердое состояние (р) — раствор р — концентрация дырок в полупроводнике п— концентрация электронов в полупроводнике Тал — температура плавления Твсп — температура испарения АГ — интервал температур, в котором температурная зависимость х следует закону Кюри — Вейсса, прочерк в таблицах означает, что значение температуры измерения в оригинальной работе не приведено. [c.594]

Физика элементарных частиц занимает особое место не только в ядерной физике и даже не только в физике вообще, но и в науке в целом. Эта выделенность состоит в том, что в других областях физики, таких как физика плазмы, физика твердого тела, ядерная спектроскопия и т. д., основные фундаментальные законы уже установлены. Это не значит, конечно, что развитие этих наук приблизилось к завершению. Напротив, в этих областях открывается большое количество новых и интересных явлений, находяш,их важные технические приложения полупроводники, лазеры, эффект Мёссбауэра и др. В физике элементарных частиц изучаются явления, фундаментальные законы которых не установлены. [c.273]

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]

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]

В случае несобственной ионной проводимости Q—энергия иона, необходимая для перескока. Аналогичное выражение определяет несобственную электронную проводимость. Если электронная проводимость обусловлена переходом электронов в зону проводимости, то можно применить элементарную зонную теорию полупроводников, при этом Q /2, где Е — ширина запрещенной зоны. Собственная ионная проводимость требует не только образования, но и перемещения ионов собственной проводимости. Поэтому для двойного соединения Q = Q,72 -f-+ QnePe K. где Qi — энергия, необходимая для образования дефектной пары. [c.452]

ДОНОРНАЯ ПРЙМЕСЬ — примесь в полупроводнике, ионизация к-рой приводит к переходу электрона в зону проводимости или на уровень акцепторной при-леси. Типичный пример Д. п.— примеси элементов V группы (Р, As, Sb, Bi) в элементарных иолупровод-никах IV группы — Се и Si. В сложных полупроводниках роль Д. п. могут играть атомы элсктроположпт. элементов (Си, Zn, d, Hg и др.), избыточные по отношению 1ч составу, соответствующему стехиометрич. ф-ле полупроводника. [c.15]

Условие б) хорошо выполняется в полупроводниках и диэлектриках с малым числом свободных электронов, когда взаимодействие между ними мало и может быть учтено как электрон-электронное рассеяппе. В металлах, где число свободных электронов велико, взаимодействие с осн. массой электронов учитывается самосогласованным одноэлектронным потенциалом. Взаимодействие с электронами, находящимися в тонком слое вблизи поверхности Ферми, может быть учтено в рамках теории ферми-жидкости, в к-рой в качестве элементарных возбуждений рассматриваются заряж. квазичастнцы — фермионы, описывающие самосогласованное движение всей системы электронов. Электрон-электронное взаимодействие приводит, как правило, лишь к перенормировке спектра. ИсклЮ Чение составляют кристаллы с узкими зонами, где энергия отталкивания двух электронов на одном узле превышает ширину зоны. Если в таких кристаллах число электронов равно числу атомов, они являются диэлектриками, даже если число мест в зоне (с учётом спина) больше числа атомов. При изменении ширины разрешённой зоны в результате сближения атомов происходит переход к металлич. проводимости (переход Мотта). [c.92]

Применение метода МСР. Исследования можно разделить на 2 группы изучение явлений, где анализируется поведение в веществе самого положит, мюона р+, рассматриваемого как лёгкий протон изучение проблем, где р рассматривается как простейший зонд в исследуемом веществе, сочетающий свойства пробного заряда и элементарного магнитометра. Часто в одном эксперименте оба аспекта тесно переплетаются. Примеры исследований 1-й группы — эксперименты по изучению электронной структуры мюония в полупроводниках и диффузии мюонов в металлах. Эти эксперименты дополняют исследования поведения водорода в материалах, позволяя получать наглядную картину процессов, в к-рых проявляется квантовая природа поведения лёгкой примесной частицы в тяжёлой кристаллич. решётке. Примерами исследований 2-й группы может служить изучение смешанного состояния сверхпроводников 2-го рода и фазовых переходов с изменением магн. порядка (см. Магнитный фазовый переход). [c.226]

Лит. Шкловский В. И., Эфрос А. Л., Электрон-лыс свойства легированных полупроводников, М., 1979 Л и ф-шиц И. М., Г р е д е с к у л С. А., Пас тур Л. А., Введение в теорию неупорядоченных систем, М., 1982 Мотт Н., Дэвис а.. Электронные процессы в некристаллических веществах, пер, с англ., 2 изд., т. 1—2, М., 1982 3 а й м а н Д ж., Модели беспорядка, пер, с англ., М., 1982. А. Л. Эфрос. НБУПРУГИЕ ПРОЦЕССЫ (неупругое рассеяние) — столкновение частиц, сопровождающееся изменением их внутр. состояния, превращением в др. частицы или дополнит, рождением новых частиц. Н. п. являются, напр., возбуждение или ионизация атомов при их столкновении, ядерные реакции, превращения элементарных частиц при соударениях или множеств, рождение частиц. Для каждого типа (канала) Н. п. существует своя наименьшая (пороговая) энергия столкновения, начиная с к-рой возможно протекание данного процесса. Полная вероятность рассеяния при столкновении частиц (характеризуемая полным эфф. сечением рассеяния) складывается из вероятностей упругого рассеяния и Н. п. при этом между упругими и неупругими процессами существует связь, определяемая оптической теоремой. Герштейн. [c.343]

По структуре П. м. делятся на кристаллические, аморфные, жидкие. Ряд органич. веществ также проявляет полупроводниковые свойства и составляет обширную группу органических полупроводников. Наиб, значение имеют веорганич. кристаллич. П. м., к-рые по хим. составу разделяются на элементарные, двойные, тройные и четверные хим. соединения, растворы и сп.т1авы- Полупроводниковые соединения классифицируют по номерам групп перподич. табл, элементов, к к-рым принадлежат входящие в их состав элементы. [c.44]

Число независимых констант р и у определяется симметрией кристалла. Так, в кубич. крнстал х с центром инверсии = у к = О, так что поляри-зац. рассеяние невозможно. В кубич, кристалле с двумя атомами в элементарной ячейке (большинство полупроводников) возможно поляризац. рассеяние для акустич. и оптич. фононов. [c.275]

В соответствии с Паули принципом в каждом энергетич. состоянии может находиться не более двух электронов (с разными проекциями спина). Поэтому в каждой энергетич. зоне кристалла может поместиться не более 2N электронов, где N — число уровней в зоне, равное числу элементарных ячеек кристалла. При Г=0 К все электроны занимают наиб, низкие энергетич. состояния. Существование Т. т. с разя, электрич. свойствами связано с характером заполнения электронами энергетич. зов при Г=0 К. Если все зоны либо полностью заполнены электронами, либо пусты, то такие Т. т. не проводят электрич. ток, т. е. являются диэлектриками (изоляторами). Т. т., имеющие зоны, частично заполненные электронами,— проводники электрич. тока — металлы (проводники). Полупроводники отлшчаются от диэлектриков малой шириной запрещённой зоны ig между последней заполненной (валентной) зоной и первой свободной (зоной проводимости), Т. т. с аномально малым перекрытием валентной зоны и зоны проводимости наз. полуметаллами. Существуют бесщелевые полупроводники, зона проводимости к-рых примыкает к валентной зоне. [c.46]

Получение СКИ пико- и фемтосекундной длительности позволило перейти к изучению динамич. картины быстро-протекающих процессов, имеющих важное значение практически для всех областей знания. К таким процессам относятся релаксация колебат. и электронного возбуждений, внутр. движение молекул, элементарные стадии хим. реакций, релаксация фотовозбуждённых электронов в полупроводниках, первичные стадии преобразования света в фотосинтезирующих и зрительных пигментах и др. [К 2 J, Исследования этих временных явлений—активно развивающаяся область науки, имеющая междисциплинарный характер. [c.280]

ФЁРМИ-ГАЗ—газ из частиц с полуцелым (в единицах Л) спином, подчиняющихся квантовой Ферми—Дирака статистике. Ф.-г. из невзаимодействующих частиц наз. идеальным, а в отсутствие внеш. полей—свободным. К Ф.-г. относятся электроны в металлах и полупроводниках, газы из атомов с нечётным числом нуклонов (напр., Не) электроны в атомах с большими атомными номерами, изучаемые в Томаса—Ферми теории нуклоны в тяжёльсх сильно возбуждённых ядрах, описываемые в рамках статистической модели ядра элементарные возбуждения электронов, взаимодействующих с фононами в кристаллич. решётке, и т. д. (см. также Ферми-жидкость). [c.282]

ФЁРМИ-ЖЙДКОСТЬ — квантовая жидкость, в к-рон элементарные возбуждения (квазичастицы) обладают полуце-лым спином подчиняется Ферми — Дирака статистике. К Ф.-ж. относятся, напр., электроны в металлах и полупроводниках, нейтроны в нейтронных звёздах, экситоны в эк-ситонных каплях в диэлектрике (нормальная Ф.-ж,), а также жидкий Не (сверхтекучая Ф.-ж.). См. Квантовая жидкость. [c.284]

В формировании Ц. с. большого радиуса активно участвуют мн. соседние атомы, ионы или молекулы осн. вещества и лаже весь кристалл в целом. Типичными примерами таких центров служат изовалентные примеси Р, As, Sb в элементарных полупроводниках Ge, Si или полупроводниковых соединениях группы АН Г BV. Для описания свойств их излучения применяют водородоподобную (или гелиеподобную) модель Ц. с. с учётом эфф. массы локализованного носителя заряда и дизлектрич. проницаемости среды. [c.426]

В 1937—38 Дж. Ванье (G. Wannier) и Н. Мотт (N. Mott) ввели представление об Э. как о перемещающихся по кристаллу связанных состояниях электрона и дырки, к-рые могут находиться на разл. узлах кристаллич. решётки (3. большого радиуса), экситон Френкеля можно представить как предельный случай, когда связанные электрон и дырка сидят на одном и том же узле (3. малого радиуса). Ванье—Мотта экситон чаще всего наблюдается в полупроводниках и диэлектриках. В молекулярных кристаллах, в к-рых силы взаимодействия между отд, молекулами значительно меньше взаимодействия между атомами и электронами внутри молекулы, Э. представляет собой элементарное возбуждение электронной системы отд. молекулы, к-рое распространяется по кристаллу в виде волны. Молекулярные экситоны определяют спектр поглощения и излучения молекулярных кристаллов, [c.501]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...