Ковалентные кристаллы с полупроводниковыми свойствами

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]

Классический предел I 64—65 Ковалентная связь II 11, 21, 177 в металлах II 22 поляризуемость II 177 Ковалентные кристаллы II 7—9, 21 диэлектрическая проницаемость II 177 поляризуемость II 177 распределение электронного заряда И 8 с полупроводниковыми свойствами II 188, 189 [c.398]

Мышьяк. Мышьяк также существует в трех разных модификациях (белый, серый и аморфный), из которых серая кристаллическая и аморфная модификации обладают полупроводниковыми свойствами. Термодинамически устойчивым при нормальных условиях является серый мышьяк, кристаллизующийся в ромбоэдрической решетке. Кристалл серого мышьяка имеет гофрированно-слоистую структуру (рис. 2.15,в). Ее можно представить состоящей из двухслойных пакетов, суперпозиция которых дает ромбоэдрическую структуру кристалла. Таким образом, каждый атом имеет три ближайших соседа в соседнем слое того же пакета на расстоянии йх = 2.52 А, с которыми он связан ковалентными связями, и три более удаленных соседа из соседнего пакета на расстоянии 2 = 3.12 А. Углы между направлениями межатомных связей в одном пакете (96.65°) указывают на то, что ковалентные связи образуются в результате перекрытия простых р -орбиталей. Соседние пакеты связаны между собой в основном слабыми силами Ван-дер-Ваальса, однако в химической связи между соседними пакетами присутствует значительная доля металлической составляющей. Смешанный характер связей накладывает отпечаток на степень совершенства структуры и на электрические свойства они явно анизотропны, а подвижность носителей заряда оказывается существенно ниже, чем в элементах с трехмерной ковалентной структурой. [c.48]

Для сварщиков важно иметь в виду, что прочные связи ковалентного типа устанавливаются не только в атомных кристаллах, но и при соединении металлов с металлоидами, оксидами металлов, а также полупроводниками или интерметалли-дами, обладающими полупроводниковыми свойствами. Интерме-таллиды — соединения типичных металлов с металлами, имеющими слабые металлические свойства. [c.9]

Фосфор. Фосфор имеет по крайней мере пять полиморфных модификаций (белый (две модификации), красный, коричневый и черный). Лишь одна из них — черный фосфор, который образуется при повышенной температуре (и200°С) и повышенном давлении, — обладает полупроводниковыми свойствами. Черный фосфор — наиболее устойчивая кристаллическая форма фосфора. Он кристаллизуется в орторомбиче-ской системе его элементарная ячейка содержит восемь атомов. Кристалл имеет слоистую структуру, в которой каждый атом связан с тремя другими. Один слой этой структуры показан на рис. 2.15,6. Длина связи Р-Р равна 2.23 А. Два угла между направлениями валентных связей составляют 102°, а один — 96,5°. По-видимому, ковалентные связи образуются в результате частичного смешивания и перекрытия 5р -гибридных и р-орбиталей. [c.48]

Анализируя химическую связь в полупроводниках, Музер и Пирсон [25] ввели понятие о некоторой специфической полупроводниковой связи ,основной составной частью которой является ковалентная связь, обеспечивающая полупроводниковые свойства кристаллов. Они пришли к выводу, что для образования этой связи в элементарных полупроводниках необходимо наличие полностью заполненных 5- и р-орбиталей в валентных оболочках всех атомов. В полупроводниковых бинарных соединениях достаточно, чтобы хотя бы один из двух связанных атомов обладал заполненными 5- и р-валентными орбиталями. Присутствие пустых металлических орбиталей у другого атома, входящего в состав соединения, не уничтожает полупроводниковых свойств, если эти атомы не связаны друг с другом. Связи в полупроводниках должны образовывать одно-, двух- или трехмерную решетку, простирающуюся на весь кристалл. [c.72]

Разность электроотрицательностей уменьшается в ряду соединений, образованных между данным элементом одной группы и элементами другой группы по мере увеличения их атомного номера. Однако это уменьшение не означает усиления ковалентной составляющей связи. На самом деле ковалентный характер связи по мере увеличения атомного номера элемента становится менее ярко выраженным за счет уменьшения энергии ионизации более тяжелых атомов, что вызывает ослабление связей и уменьшение ширины запрещенной зоны. Другими словами, волновые функции электронов, или орбитали, простираются на большие области кристалла, в результате чего связь по своей природе становится более металлической. В рядах таких соединений по мере увеличения молекулярного веса обычно наблюдается уменьшение температуры плавления. В табл. 9 приведены некоторые полупроводниковые соединения и их свойства (в сравнении с германием и кремнием), иллюстрирующие высказанные выше соображения. Исключением является ряд соединений— PbS, PbSe, РЬТе — [c.265]

В силу того, что ковалентная связь создается взаимодействием валентных электронов, кристаллы, атомы которых связаны такой связью, называют иногда валентными. Преимущественно ковалентная связь имеет место в таких соединениях, как карбиды (РезС, 81С), нитриды (АШ), которые имеют большое значение в технических сплавах. Прочность ковалентной связи зависит от степени перекрытия орбит валентных электронов с увеличением перекрытия прочность связи повышается. Поэтому свойства тел с ковалентным типом связи могут сильно различаться. Характерными свойствами для таких материалов является малая плотность, высокая хрупкость, в ряде случаев очень высокая твердость (алмаз, карбиды, нитриды). Материалы с ковалентной связью являются диэлектриками или полупроводниками. Находят широкое применение на базе их создаются полупроводниковые материалы соединения - карбиды, нитриды, которые являются важнейшими упрочняющими фазами в высокопрочных металлических сплавах. Ковалентный тип связи также весьма важен и в полимерных материалах. [c.9]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...