Полуметаллы и полупроводники

Нейтральная плазма полуметаллов и полупроводников. В такой плазме, наряду с лент- [c.24]

Рассмотрим интерференционные поправки к проводимости (И. 21) и (11.27) при Т- -0. Очевидно, в этом случае Тф— -оо и верхний предел интегралов будет просто определяться размером образца (будем предполагать, что все большие размеры равны L, т.е. рассматривать куб с ребром L при й = ква фат-ную пленку при d = 2). При этом в Ла/а величина заменяется на L. Очевидно, что для d = 3 при интерференционная поправка всегда порядка (Я./0 она становится существенной лишь при что в хороших металлах практически недостижимо, но может иметь место в полуметаллах и полупроводниках. Для d=l, 2 поправка растет с размером образца. Найдем критический размер, при котором Дог/а 1. Из (11.27) получаем [c.194]

Химический потенциал в полуметаллах и полупроводниках и его зависимость. от температуры. В металлах электронный газ вырожден уже при комнатных температурах. При наличии вырождения, т. е. при 0 , химический потенциал согласно (25.6) практически совпадает с энергией Ферми и, следовательно, не зависит от 0. В полуметаллах и полупроводниках при комнатной температуре вырождение нарушается и зависимость химического потенциала от температуры становится существенной. При отсутствии вырождения многие состояния с энергией, превышающей энергию Ферми, частично заполнены. Другими словами, при отсутствии вырождения для состояний с выполняется неравенство [c.155]

У металла у = ур к к. 10 см с , а в полуметалле и полупроводнике при температуре жидкого гелия величину г е можно снизить до значения у . Ю см с . Допустим, кроме того, что атомы А имеют очень большую энергию, так что их скорость зд имеет порядок величины 10 см с . За время пролета электрона на длине пробега т = Я/-ие атом успевает отлететь от образца на расстояние Ь = УоТ = Хуо/УеР а. [c.276]

Рис. 11.1, Концентрации носителей тока (электронов) в металлах, полуметаллах и полупроводниках. Область, отнесенная к полупроводникам, может расширяться в сторону больших концентраций носителей, если будет повышаться концентрация примесных атомов. (Горизонтальная ось введена здесь для наглядности графика и не имеет какого-либо смысла.)

Осцилляции зависимости сопротивления от поля впервые наблюдали в В Шубников и де Гааз [371], и, как мы видели в гл. 1, именно это открытие привело к обнаружению осцилляций де Г ааза — ван Альфена магнитных свойств. Однако оказывается, что этот эффект отчетливо выражен только в полуметаллах и полупроводниках, а также в условиях магнитного пробоя (см. гл. 7). Обычно же эффект слаб и довольно труден для наблюдения, и в действительности он был обнаружен только для небольшого числа металлов. Теория этого эффекта [2] достаточно сложна, поскольку она включает подробное рассмотрение задачи о рассеянии электрона в магнитном поле. К счастью, однако, его природу можно качественно понять с помощью простого рассуждения, принадлежащего Пиппарду [344]. Пиппард указал, что вероятность рассеяния пропорциональна числу состояний, в которые электрон может попасть в результате рассеяния, и поэтому эта вероятность, которая определяет время электронной релаксации г и величину удельного сопротивления, будет осциллировать вместе с плотностью состояний ( ) для энергии, равной энергии Ферми. (Осцилляции плотности состояний обсуждались в разд. 2.5.) [c.195]

Теплопроводность твердых тел в подавляющем большинстве случаев обусловлена двумя механизмами движением электронов проводимости (электронная теплопроводность) и тепловыми колебаниями атомов решетки (фононная теплопроводность). Первый механизм доминирует в металлах, второй определяет теплопроводность неметаллов. В некоторых полупроводниках, полуметаллах и сильно разупорядоченных сплавах оба механизма дают сравнимые вклады в теплопроводность. [c.339]

Диэлектрики, полупроводники, полуметаллы и металлы выделены соответственно шрифтом (светлый, штриховка, сетка и жирный). [c.1232]

К группе веществ с Т, ф. обычно относят соединения, у к-рых -у > 400 мДж/моль К . Это выделение условно, т. к. обнаружены десятки соединений, среди к-рых есть металлы, полуметаллы и даже полупроводники, у к-рых у значительно превышает характерные для нормальных металлов величины, принимая значения от 10 до 2000 мДж/моль К . Эти системы образуют класс соединений с нестабильной валентностью, и своеобразие их свойств определяется спиновыми и зарядовыми флуктуациями в /-оболочках входящих в их состав ионов лантанидов и актинидов. [c.195]

Таким образом, вещества, у которых в основном состоянии нет частично заполненных зон, относятся к диэлектрикам и полупроводникам полуметаллы и металлы, напротив, характеризуются электронным спектром с частично заполненными зонами. [c.15]

Представляют интерес также кристаллы, имеющие свойства, промежуточные между свойствами металлов и полупроводников. Такие кристаллы называются полуметаллами. В полуметаллах зона проводимости и валентная зона частично перекрываются (см. рис. 27). Поэтому даже при температуре абсолютного нуля часть электронов из валентной зоны (образуя дырки) переходит в зону проводимости. В результате полуметаллы имеют дырки [c.147]

Превращение полуметалла в полупроводник и полупроводника в полуметалл в сильном магнитном поле. Б предыдущих параграфах рассматривалось влияние магнитного поля на одноэлектронные состояния электронов проводимости в металлах. При этом предполагалось, что ширина энергетической щели = Е е — Е н >0) между дном зоны проводимости Ее и потолком валентной зоны Е н и энергия Ферми практически не изменяются в магнитном поле. Это предположение оправдывается тем, что энергия взаимодействия магнитного момента с полем В (порядка 10 эв на эрстед) значительно меньше энергии Ферми и ig, т. е. [c.184]

Зоны В полуметаллах обычно очень похожи на зоны в полупроводниках. Полуметаллы, как и полупроводники, содержат много электронов в примитивной ячейке например, в полуметалле графите их восемь. Висмут, с двумя атомами в примитивной ячейке, имеет десять электронов на ячейку и является полуметаллом. Во всех случаях число электронов на ячейку четное, т. е. их как раз достаточно, чтобы заполнить целое число зон. Однако полуметаллы отличаются от полупроводников тем, что энергетический минимум зоны проводимости в них лежит немного ниже максимума валентной зоны, и поэтому в основном состоянии небольшое [c.108]

Заметные осцилляции сопротивления полуметаллов и невырожденных полупроводников имеют место в случае, когда энергия оп- [c.220]

Дендрит - это древовидные кристаллические образования, обнаруживаемые Б монокристаллах и слитках металлов, полуметаллов, полупроводников и их сплавов. Максимальная скорость роста кристаллов наблюдается по таким плоскостям и направлениям, которые имеют наибольшую плотность упаковки атомов, В результате вырастают длинные ветви, которые называют осями первого порядка (рис. 33). На осях первого порядка появляются и на- [c.49]

Опыт показывает, что с увеличением концентрации доноров (или акцепторов) наклон прямых 1па от 1/Т в области примесной проводимости уменьшается. Согласно (7.168) это значит, что уменьшается энергия ионизации примеси. При некоторой критической концентрации она обраш,ается в нуль. Для элементов пятой группы в германии эта критическая концентрация составляет ЗХ Х10 см , в кремнии 8-10 см . Полупроводник, в котором энергия ионизации примеси обратилась в нуль, называют часто полуметаллом. В нем концентрация электронов и электропроводность нечувствительны к температуре (кроме области температур, где начинается собственная проводимость). [c.254]

Многие физические свойства элементов связаны с положением, которое они занимают в периодической системе. Так, атомные массы элементов возрастают с увеличением порядкового номера (исключение из этого правила составляют пары Аг—К, Со—Ni, Те—I) к магнитному упорядочению способны только металлы с незаполненными 3- и 4-й оболочками (исключением является твердый кислород), а сверхпроводящими свойствами в основном обладают парамагнитные переходные металлы четвертого — седьмого периодов полупроводники располагаются в середине периодов в главных подгруппах 111, IV и VI. а полуметаллы — в главной подгруппе V все периоды заканчиваются диэлектрическими кристаллами. Отчетливую периодичность обнаруживают и другие физические свойства. [c.1231]

При распространении ПЧ-звука (А >1) в металлах, полуметаллах и полупроводниках акустич. волна. чна-чительпо искажает распределение по импульсам тех электронов, к-рые движутся в фазе с волной и эффективно взаимодействуют с ней (т. н, импульсная акустич. нелинейность). Ото искажение тем сильнее, чем больше интенсивность звука, а также время между соударениями, определяющее Bpeiia жизни электрона [c.58]

ЛАНДАУ диамагнетизм — диамагнетизм систелш подвижных носителей зарядов (напр., электронов проводимости в металлах). Предсказан Л. Д. Ландау в 1930. Л. д. представляет собой чисто квантовый аффект, обусловленный квантованием орбитального движения заряж. частиц в магн. поле (квантуется энергия движения в плоскости, перпендикулярной полю, см. Ландау уровни). Л. д. связан С тем, что при помещении заряж. частиц в магн. поле траектории свободного движения частиц искривляются и возникает добавочное магн, поле, противоположное внеш. полю, т. е. у системы заряж. частиц появляется добавочный диамагн. момент. Л. д. заметно проявляется при низких темп-рах (ниже темп-ры вырождения) и может наблюдаться в вы-рождепном газе свободных электронов и у электронов проводимости в металлах, полуметаллах и полупроводниках. В простейшей модели вырожденного газа электронов проводимости в твёрдом теле с квадратичным законом дисперсии (е, р и пг — энергия, [c.571]

Зоны энергетического спектра соприкасаются без перекрытия. Кристаллы этого редкого класса называются бесщелевыми полупроводиикамн и занимают промежуточное положение между полуметаллами и полупроводниками. Поверхность Фермн таких полупроводников представляет собой линию или точку в пространстве импульсов (в то время как в полупроводниках такой поверх-иостн вовсе нет, а в полуметаллах она имеет разрывы). Под действием электрического поля электроны в полуметалле движутся в пределах своей зоны, а в бесщелевых полупроводниках переходят в зону проводимости, что приводит к существенным различиям в динамических свойствах носителей заряда в этих веществах. [c.15]

Подобное поведение может быть связано с влиянием электронного вклада в свободную энергию кристалла. В полуметаллах и полупроводниках с узкой запрещенной зоной этот вклад является результатом перераспределения носителей между валентной полосой и полосой проводимости [8]. Одинаковые условия приготовления совершенных образцов и проведения экспершмента исключают различие влияния структурных дефектов на изменение температурных коэффициентов скоростей в зависп>,юсти от состава. [c.39]

Обычная и удобная классификация твердых тел — это классификация по их электрическим свойствам. Мы делим все вещества на проводники и изоляторы. Типичными проводниками являются, конечно, металлы, а типичными изоляторами — ионные кристаллы. Обычно через металл будет проходить большой ток, если к нему приложить напряжение, причем при данной разности потенциалов величина протекающего тока уменьшается с увеличением температуры. В противоположность этому через изолятор при таком же напряжении пройдет лишь пренебрежимо малый ток. Между этилп двумя крайностями расположены полуметаллы и полупроводники. Подобно металлу, полуметалл проводит ток, величина которого уменьшается при росте температуры, однако в полуметалле количество электронов проводимости значительно меньше, чем в металле (примерно в 10 раз). Полупроводник при низких температурах ведет себя как изолятор, но если при заданном напряжении увеличивать температуру, протекающий через полупроводник ток возрастет. [c.9]

Электрические свойства полуметаллов и полупроводников более чувствительны к структуре кристаллов. Типичным примером полуметалла является висмут, который имеет весьма сложную некубическую структуру. Однако плотность упаковки атомов висмута (если считать атомы шарами) сравнима с плотностью упаковки атомов в металлах. При плавлении висмута его структура разупоря-дочивается, приобретая характерные черты структуры жидкого [c.13]

Отклонения от закона Видемана - Франца могут возникнуть, если имеются отклонения от приближения времени релаксации, а также в случаях, когда электронный вклад в теплопроводность пе является доми-пируюгцпм. Папример в полуметаллах и полупроводниках ноток тенла, переносимого фононами, может быть сравним или быть больгпе электронного вклада. Для невырожденного полупроводника из (8.25) при Тп , Тр тп и Тр времена рассеяния импульса электронов и дырок) [c.54]

ДЙРКА — квашчастица фермион), наряду с электроном проводимости исполг зуется для описания элект-роггной системы полупроводников, полуметаллов и металлов. Термин Д. применяется в двух близких, но различных смыслах. 1) Возбуждённое квантовое [c.24]

ЖЙДКИЕ МЕТАЛЛЫ — непрозрачные жидкости с электропроводностью a s5-10 См-м . Ж. м, являются расплавы металлов, ИХ сплавов, ряда илтерметаллы ческих соединений, полуметаллов И нек-рых полупроводников. Металлы с плотной кубич, или гексагональной упаковкой атомов (Л1, Ан, РЬ, d, Zn и др.) плавятся с сохраненном тина упаковки атомов и характера межатомных связей. Значение первого координационного числа при этом уменьшается при повышении темп-ры расплава. Кратчайшее межатомное расстояние изменяется мало и может быть как больше, так и меньше соответствующего значения для кристалла. Размеры областей упорядочешюго расположения атомов в.расплавах металлов (вблизи точки нлавлепия) 20А для F , 13А и 15А для К и Аи. [c.36]

ПЛАЗМА ТВЁРДЫХ ТЕЛ — совокупность подвижных участвующих в электропереносе носителей заряда, взаимодействующих посредством кулоновских сил. Эти силы, описываемые, как правило, с помощью самосогласованных зл.-магн. полей, приводят к коллективному характеру движения заряж, частиц — осн. признаку плазмы. В отличие от газовой плазмы, все компоненты к-рой (электроны, ионы, нейтральные атомы) подвижны, ионы и атомы, входящие в состав твёрдого тела, совершают лишь малые колебания относительно положений равновесия, а в качестве подвижных носителей заряда, образующих П. т, т,, выступает лишь нек-рая часть электронов. Последние движутся в са-мосогласов. поле в условиях, во-первых, сильного взаимодействия с атомами, (ионами) кристаллич. решётки, формирующего их энергетич. спектр (см. Зонная теория), и, во-вторых, столкновений с примесями и дефектами кристаллич. решётки и с её колебаниями. Эти столкновения служат интенсивным каналом релаксации возбуждений П. т. т., отсутствующим в газовой плазме. Др. отличие состоит в более высокой концентрации носителей заряда в П. т. т. (10 —см в полупроводниках и полуметаллах и 10 см [c.600]

ПОЛУМЕТАЛЛЫ — металлы, обладающие аномально малым числом (10" — 10" ) носителей заряда, приходящихся на один атом вещества. П. обладают всеми свойствами металлов при низких темп-рах Т (наличием вырожденной системы носителей заряда, постоянством их концентрации вплоть до темп-р Г — 0 К, характером электропроводности). С др, стороны, ряд свойств П. делает их похожими на полупроводники значительно более низкая электропроводность, чем у металлов заметное возрастание числа носителей при по-вышонпп темп-ры, П. занимают промежуточное положение между металлами и полупроводниками. [c.33]

Т. металлов очень мала, сравнительно больше Т, в полуметаллах и их сплавах, а также в нек-рых переходных металлах и их сплавах (напр., в сплавах Pd—Ag Т. достигает 86 мкВ/К). Т. в этих случаях велика из-за того, что ср. энергия электронов в потоке сильно отличается от энергии Ферми. Иногда быстрые электроны обладают меньшим коэф. диффузии, чем медленные, и Т. меняет знак. Величина и знак Т. зависят также от формы ферми-повчрх-ности, разл. участки к-рой могут давать в Т. вклады противоположного знака. Знак Т. металлов иногда меняется на противоположный при низких темп-рах. В полупроводниках -типа на холодном контакте скапливаются дырки, а на горячем остаётся нескомпенеир. отрицат. заряд (если аномальный механизм рассеяния носителей заряда или эффект увлечения не приводит к перемене знака Т.). В термоэлементе, состоящем из полупроводников р- и п-типов, Т. складываются. В полупроводнике со смешанной проводимостью к холодному контакту диффундируют и электроны и дырки и их заряды взаимно компенсируются. Если концентрации и подвижности электронов и дырок равны, то Т. равна нулю. [c.98]

ЭЛЕКТРОННАЯ ТЕПЛОПРОВбДНОСТЬ—вклад электронов проводимости в теплопроводность твёрдых тел. Э, т. играет осн. роль в металлах (в нормальном состоянии), полуметаллах и нек-рых полупроводниках. При низких темп-рах Э. т, определяется рассеянием электронов примесями и дефектами и возрастает с темп-рой, при высоких темп-рах—рассеянием на фононах и падает с ростом темп-ры, так что при нек-рой темп-ре Э. т. достигает максимума, тем более высокого, чем совершеннее кристалл (см. Рассеяние носителей заряда). [c.555]

В полуметаллах и сильно легированных полупроводниках плотность электронов меняется в зависимости от содержания примеси от 101 дд 10 1 При Ме1У 0 см- энергия [c.155]

Гораздо более благоприятны условия для наблюдения квантовых эффектов в полуметаллах и узкозонных полупроводниках, например, висмуте и антимониде индия — веществах, характеризующихся малыми величинами как эффективной массы свободных носителей заряда т = 0,01 то) так и энергии носителей Е = Ю эВ). Длина волны де Бройля в этих материалах Хд = 100 нм, поэтому квантовые эффекты отчетливо проявляются в кристаллах и пленках толщиной 0.0 d = 100—200 нм. [c.40]

Если принять во внимание влияние периодического потенциала ионов на спектр плазмонов, то оказывается, что время жизни плазмона зависит от вероятности меж зонных электронных переходов с изменением энергии, примерно равным Асор. В ряде твердых тел сор велико по сравнению с изменением энергии при наиболее важных межзонных переходах (последнее составляет обычно несколько электрон-вольт). Следовательно, в широкой группе металлов, полупроводников, полуметаллов и изоляторов плазмоны в системе валентных электронов представляют собой хорошо определенные элементарные возбуждения. [c.25]

R3 теорема Лиувиля I 225, 385 теория явлений переноса Т 245—263 уравнения движения I 221 Фазовое пространство I 225 С.и. также Блоховские электроны Орбиты Полуметаллы I 304, 305 и полупроводники I 304 fr) теплоемкость I 307 (с) эффективная масса носителей тока I 206 (с) Полупроводники II 184—232 валентные зоны II 185 время рекомбинации II 223 (с) пырождпнньте ТТ 195 геперация погителей II 222 диамагнетизм (в. легированных полупроводниках) И 282 [c.405]

В случае кристаллического материала решающую роль в формировании спектра играет геометрия системы, т. е. характер расположения атомов в пространстве. Безотносительно к природе индивидуальных атомных центров на поведение электронных волн сильно влияет дифракция на плоскостях решетки. Она приводит к расщеплению энергетических уровней ПСЭ всякий раз, когда волновой вектор к пересекает границу очередной зоны Бриллюэна в конечном счете это приводит к искажениям поверхности Ферми и к появлению характерных особенностей зонной структуры. Как хорошо известно, простое приближение ПСЭ оказывается совершенно несостоятельным в окрестности подобных особеннос-стей, и бесхитростные формулы типа (10.17) должны быть радикально видоизменены. Так, например, кристаллическая структура ряда систем из многовалентных атомов такова, что у них возникает спектр с низкой плотностью состояний (или даже с запрещенной зоной) у уровня Ферми в результате вещество оказывается полуметаллом или полупроводником. [c.474]

Вопрос состоит в том, существуют ли аналогичные эффекты влияния геометрии на электронный спектр конденсированной среды, не обладающей дальним порядком. Например, при плавлении полуметалла или полупроводника следует ли ожидать, что характерные особенности зонной структуры, такие, как псевдощели, сохранятся в качестве отличительных черт электронного спектра Ответ на этот вопрос важен не только при расчетах кинетических характеристик электронов, но и при изучении многих других явлений (например, аннигиляции позитронов и сдвига Найта), для которых существенно значение плотности состояний [c.474]

Эксперименты по осцилляциям сопротивления, не связанным с магнитным пробоем (гл. 7), выполнялись большей частью на полуметаллах и примесных полупроводниках (см. обзор [228]), и измерялись главным образом не амплитуды, а частоты, причем обычно они оказывались в хорошем согласии с частотами, определенными из эффекта дГвА. Было сделано несколько отдельных наблюдений сравнительно низкочастотных осцилляций сопротивления в 7п и 8п [6, 7] Са [479] и РЬ [439], но попытки систематического изучения [c.198]

П. сопровождается изменением физ. св-в в-ва увеличениехМ энтропии, что отражает разупорядочение крист, структуры ростом теплоёмкости электрич. сопротивления [исключение составляют нек-рые полуметаллы (В1, 8Ь) и полупроводники (Ое), в жидком состоянии обладающие более высокой электропроводностью]. Практически до нуля падает при П. сопротивление сдвигу (в расплаве не могут распространяться поперечные упругие волны), уменьшается скорость распространения звука (продольных волн) и т. д. [c.535]

Дендрит - это древовидные кристаллические образования, обнаруживаемые в монокристаллах и слитках металлов, полуметаллов, полупроводников и их сплавов. Максимальная скорость роста кристаллов наблюдается по таким плоскостям й направлениш, которые имеют наибольшую плотность упаковки атомов. В результате вырастают длинные ветви, которые называют осями первого порядка (рис. 6.6). На осях первого порядка появляются и начинают расти ветви второго порядка, от которых ответвляются оси третьего порядка. В последнюю очередь идет кристаллизация в участках меаду осями дендрита. [c.268]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...