Полупроводники и диэлектрики

В полупроводниках и диэлектриках валентная зона целиком [c.32]

В отличие от металлов в полупроводниках и диэлектриках также возникает так называемый внутренний фотоэффект, состояш,ий в возбуждении электронов из валентной зоны в зону проводимости. Для внутреннего фотоэффекта энергия поглощенного светового кванта не должна быть меньше ширины запрещенной зоны (разность энергии между нижней границей зоны проводимости и верхней границей валентной зоны). [c.345]

Совершенно очевидно, что специалисты, заканчивающие университеты по специальности Физика , Полупроводники и диэлектрики и некоторым другим, а также технические вузы по специальности Технология материалов электронной техники , Полупроводниковые и микроэлектронные приборы и т. п., должны обладать глубокими знаниями в области физики твердого тела. [c.6]

Ом см . Последний пример, в частности, показывает, что при переходе от одной группы веществ к другой значения электропроводности могут перекрываться. Поэтому классификация твердых тел по электропроводности не является совершенно однозначной. Различие между металлами, с одно стороны, и диэлектриками и полупроводниками—с другой, проявляется достаточно четко в ходе температурных зависимостей удельной электропроводности. Для полупроводников и диэлектриков эта зависимость (в некотором интервале температур) описывается выражением вида [c.209]

Примесное поглощение наблюдается в полупроводниках и диэлектриках, содержащих примесные атомы. В этом случае поглощение света связано с возбуждением примесных центров или с их ионизацией. Например, в материале л-типа электроны с донорных уровней могут быть возбуждены в зону проводимости. Если доноры (или акцепторы) вносят в запрещенную зону мелкие уровни, то наблюдать примесное поглощение можно лишь при достаточно низких температурах. Действительно, в области высоких температур все эти уровни ионизованы за счет термического возбуждения. Так как энергия ионизации примесных уровней меньше, чем энергия, требуемая для перевода электронов из валентной зоны в зону проводимости, то полосы примесного поглощения лежат за краем собственного поглощения. [c.312]

Внутренний фотоэффект. При облучении светом некоторых полупроводников или диэлектриков оптические электроны отдельных атомов кристаллической решетки вещества, приобретая достаточную дополнительную энергию, отрываются от атомов и превращаются в электроны проводимости. Так как проводимость полупроводников и диэлектриков обычно мала, то появление в них электронов проводимости ведет к заметному повышению их электропроводности, а следовательно, и к уменьшению их сопротивления. Это явление и называется внутренним фотоэффектом, или фотопроводимостью. [c.168]

При внешнем фотоэффекте электрон, поглотив фотон, покидает вещество, становится свободным. Возможна, однако, иная ситуация, когда, поглотив фотон, электрон остается в веществе, переходя на более высокие энергетические уровни. В этом случае говорят о внутреннем фотоэффекте. Он наблюдается в полупроводниках и диэлектриках. [c.156]

В 6.4 обсуждались прямые и непрямые переходы между валентной зоной и зоной проводимости в полупроводниках и диэлектриках. Эти переходы иллюстрировал рис. 6.13. Матричный элемент изображенного па этом рисунке прямого перехода 1- 3 запишем в виде [c.285]

Энергетические зонные диаграммы металла, полупроводника и диэлектрика изображены на рис. 3.3, а-в. Верхняя разрешенная зона называется свободной или зоной проводимости, а расположенная непосредственно под ней разрешенная зона - валентной зоной. При температуре Т=0 К валентная зона всегда полностью заполнена электронами, зона же проводимости может быть заполнена только в нижней части в металлах или пустой — в полупроводниках и диэлектриках, различие между которыми состоит лишь в значительно большей ширине запрещенной зоны последних. На рис. 3.3 обозначено IV,. - нижняя граница зоны проводимости, - верхняя граница валентной зоны, Жо - ширина запрещенной зоны, отделяющей свободную зону от валентной в полупроводниках и диэлектриках. [c.48]

Рис. 1-2. Энергетические уровни в проводниках, полупроводниках и диэлектриках.

Классификация веществ по электрическим свойствам. Все вещества в зависимости от их электрических свойств относят к диэлектрикам, проводникам или полупроводникам. Различие между проводниками, полупроводниками и диэлектриками наиболее наглядно можно показать с помощью энергетических диаграмм зонной теории твердых тел. [c.12]

П. с. обнаружены у мн. металлов, полупроводников и диэлектриков. П. с., находящиеся в запрещённых зонах полупроводников, влияют на их электрич. свойства они определяют изгиб зон у поверхности, т. е. работу выхода полупроводника и приповерхностную концентрацию электронов в тонких образцах изменяется и ср. концентрация электронов, П. с. ответственны за поверхностную рекомбинацию и рассеяние, приводящее к уменьшению подвижности электронов в приграничных слоях. [c.652]

Особенно большую роль сыграла квантовая статистика в построении Ф. твёрдого тела. Зонная теория твёрдого тела позволила объяснить деление твёрдых тел на проводники, полупроводники и диэлектрики, а также их осн. свойства (электропроводность, теплоёмкость и т.д.). Получило объяснение явление ферромагнетизма и антиферромагнетизма, а в 1957 создана теория сверхпроводимости, обнаруженной ещё в 1911. Открытое в 1938 П. Л. Капицей явление сверхтекучести жидкого гелия также получило объяснение в рамках квантовой статистики. [c.317]

Ш. т. сопровождает пробой Полупроводников и диэлектриков. При очень больших плотностях тока в шнуре джоулев нагрев в нём приводит к разрушению материала. [c.467]

Перенос носителей заряда, возбуждённых электронной бомбардировкой, определяется в значит, мере теми же свойствами полупроводников и диэлектриков, а также контактов, что и в случае фотопроводимости. Эффективность процесса переноса ограничивается, в частности, захватом носителей на локальные центры и рекомбинацией. [c.556]

Это весьма многочисленная группа материалов, предназначенных для изготовления магнитомягких и магнитотвердых изделий проводников, полупроводников и диэлектриков различных ком- [c.161]

Все материалы, применяемые в технике, по своим электрическим свойствам делят на три группы проводники, полупроводники и диэлектрики. Различаются эти материалы по величине электросопротивления, характеру его температурного изменения и типу проводимости. Резкой границы между диэлектриками и полупроводниками провести нельзя. По величине удельного электросопротивления принято следующее деление проводники — 10 ... 10 Ом м и менее полупроводники — 10 ... 10 Ом м диэлектрики — 10 ...10 Ом-м. [c.91]

Зонная структура твердого тела является результатом взаимодействия волновой функции электрона с рещеткой. Зонная структура позволяет найти частоты и направления, для которых волновая функция электрона может или не может проходить через решетку. Отражение электронной волны под углами Брэгга от кристаллографических плоскостей является идеально упругим и не вносит вклада в электрическое сопротивление. Для каждого кристалла и каждой электронной конфигурации условия Брэгга налагают определенные ограничения на направление волнового вектора и значения энергий, которые может принимать электронная волна. Эти ограничения в направлениях и значениях энергий приводят к появлению щелей в почти непрерывном спектре энергий и направлений. Именно эти щели (порядка 1 эВ для полупроводников и 5 эВ или больше для хороших диэлектриков) обусловливают сильнейшие различия между металлами, полупроводниками и диэлектриками (рис. 5.2). Для металлов характерно, что уровень Ферми оказывается внутри зоны, имеющей вакантные энергетические уровни. Полупроводники имеют полностью заполненную разрешенную зону. Ширина запрещенной зоны у них невелика, н поэтому ие большое число электронов при тепловом возбуждении может перейти в расположенную выше разрешенную зону. Диэлектрик отличается от полупроводника тем, что его запрещенная зона очень велика, и практически ни один возбужденный электрон не может ее преодолеть. [c.190]

Существование металлов, полупроводников и диэлектриков, как известно, объясняется зонной теорией твердых тел, полностью основанной на существовании дальнего порядка. Открытие того, что аморфные вещества могут обладать теми же электрическими свойствами, что и кристаллические, привело к переоценке роли периодичности. В 1960 г. А. Ф. Иоффе и А. Р. Регель высказали предположение, что электрические свойства аморфных полупроводников определяются не дальним, а ближним порядком. На основе этой идеи была развита теория неупорядоченных материалов, которая позволила понять многие свойства некристаллических веществ. Большой вклад в развитие физики твердых тел внесли советские ученые А. Ф. Иоффе, А. Р. Регель, Б. Т. Коломиец, А. И. Губанов, В. Л. Бонч-Бруевич и др. Губановым впервые дано теоретическое обоснование применимости основных положений зонной теории к неупорядоченным веществам. [c.353]

Поглош,ение света полупроводниками и диэлектриками может приводить к рождению различных квазичастиц — электронов проводимости, дырок, экситонов, фононов и др. Все эти процессы можно рассматривать как внутренний фотоэффект. Однако обычно, говоря о внутреннем фотоэффекте, имеют в виду фоторождение лишь носителей заряда — электронов проводимости и дырок. При этом выделяют две группы явлений фотопроводимость и возник-новение фотоЭДС, [c.173]

Особый интерес, как теоретический, так и практический, недавно возник к материалам со смешанной одно или двумерной связью, встречающейся, например, в органических солях. Часто укладка атомов в этих материалах носит слоистый характер, а связи — металлический, ионный и ван-дер-ваальсовый характеры. В зависимости от температуры эти материалы могут быть металлами, полупроводниками и диэлектриками. Типичными материалами такого сорта являются тетрацианохинодиметан (T NQ) и его соли, дихалькогениды переходных металлов. Некоторые из [c.114]

Разделение тел на полупроводники и диэлектрики носит в значительной мере условный характер. Алмаз, являющийся прекрасным диэлектриком при комнатной температуре, приобретает заметную проводимость при высоких температурах и может считаться полупроводником. По мере того, как в качестве полупроводников начинают использоваться материалы со все более широкой запрещенной зоной, деление тел на полупроводники и диэлектрики постепешю утрачивает свой смысл. [c.155]

Бурное развитие электроники п фотоэлектроники в последнее десятилетие значительно расширило диапазон средств измерительной техники в теории машин. В последние годы техника, связанная с экспериментальными исследованиями машин, развивается за счет новых свойств полупроводников и диэлектриков, обладающих чувствительностью, в десятки раз превышающей чувствительность обычных тензодатчиков, что упростило и облегчило решение многих задач экспериментального исследования машин. Наряду с полупроводниками в последние годы в измерительную технику вошли диэлектрики, датчики, основанные на эффекте Холла, электрокинема тические датчики и другие средства измерения, основанные на достижениях современной физики, химии и электроники. [c.32]

ФОТОЭФФЕКТ [внешний (закон третий число фотоэлектронов, вырываемых из катода за единицу времени, пропорционально нн генсивности света красная граница — минимальная частота света, при которой еще возможен фотоэффект и которая зависит от химической природы вещества и состояния его поверхности уравнение Эйнштейна определяет кинетическую энергию фотоэлектрона как разность энергии, приобретенной электроном от поглощения фотона, и работы выхода, совершаемой электроном для выхода из металла) внутренний <есть перераспределение электронов по энергетическим состояниям в твердых и жидких полупроводниках и диэлектриках, происходящее под действием света имеет красную границу, определяемую равенством энергии активации и энергии фотона) многофотонный происходит при очень больших интенсивностях света, достижимых с помощью лазеров] [c.294]

Примером 3. 1Г. может служить голограмма точечного источника особенностью голограммы как 3. н. является то, что переход от темного поля к светлому осуществляется не скачком, а плавно, приблизительно по синусоидальному закону. Аналогичные устройства могут быть созданы и в диапазоне радиоволн, где благодаря значительно большим длинам волн реализация описанного принципа упрощается и оказывается возможным создание направленных излучателей типа зонных антенн. Л. Н. Капорский. ЗОННАЯ ТЕОРИЯ — один из осн. разделов квантовой теории твёрдых тел. 3. т. описывает движение электронов в кристаллах и является основой совр. теории металлов, полупроводников и диэлектриков [1—4]. [c.89]

В полупроводниках и диэлектриках с невырождеп ными зонами движение носителей также описывается квазиклассич. ур-нием (13). [c.92]

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]

Инжекция неосновных носителей происходит при подаче прямого смещення на р — п-переход, гетеропереход или контакт металл — полупроводник вследствие уменьшения разности потенциалов на контакте. Инжектированные неосновные носители проникают в полупроводник на глубину, определяемую рекомбинацией она по порядку величины совпадает с диффузионной длиной в слабых внеш. нолях и с дрейфовой длиной (см. Дрейф носителей заряда) в сильных полях. Инжекция неосновных носителей лежит в основе действия полупроводникового диода, транзистора и др, полупроводниковых приборов. Изучение стационарных и переходных процессов И. н. з. позволяет исследовать подвижности носителей, а также определить концентрации, энергетич. положения и сечения захвата примесных центров в высокоомных полупроводниках и диэлектриках. Прохождение инжекционных токов является одним из механизмов переноса заряда в тонких диэлектрич. плёнках. [c.148]

Наиб, низкие интенсивности требуются для наблюдения двухфотонного поглощения (т — 2). Напр., для межзонных переходов в полупроводниках и диэлектриках Хг 10 -4- 10 см/Вт, т. е. заметное ослабление пучка за счёт двухфотонного поглощения достигается при интенсивностях 10 -t- 10 Вт/см . Однако, если регистрировать М. п. косвенными методами, напр. по измерению интенсивности люминесценции, возбуждаемой мвогофотонным поглощением, то в ряде случаев достаточными оказываются интенсивности падающего излучения -i- Ю Вт/см . [c.167]

ФОТОПРОВОДИМОСТЬ (фоторезистивный эффект)— изменение электропроводности среды, oбy JЮвл ннoe действием эл.-магн. излучения. Ярко выражена в полупроводниках и диэлектриках. Впервые наблюдалась У. Смито.м (W. Smith, 1873) в аморфном Si (см. Аморфные и стеклообразные полупроводники). Ф. возникает из-за изменения либо концентрации носителей заряда (концентрационная Ф.), либо их подвижности под действием излучения (см. Подвижность носителей заряда). В зависимости от механизма поглощения излучения различают Ф. собственную, примесную и внутризонную. [c.355]

Ф. э. может быть представлена как результат трёх после-доват. процессов поглощение фотона и появление электрона с высокой по сравнению со средней) энергией движение этого электрона к поверхности, при к-ром часть его энергии может рассеяться за счёт взаимодействия с др. электронами или дефектами и колебаниями кристаллич. решётки (фононами) выход электрона в вакуум или др. среду через потенц. барьер на границе раздела. В металлах Ф. э. в видимой и УФ-областях спектра связана с поглощением фотонов электронами проводимости. В полупроводниках и диэлектриках Ф. э. в этой области спектра определяется в осн. возбуждением электронов из валентной зоны. Важной количеств, характеристикой Ф. э. является квантовый выход Y—число эмитированных электронов в расчёте на один фотон, падающий на поверхность тела. Вели-тана Y определяется свойствами вещества, состоянием его поверхности и энергией фотонов. [c.365]

В полупроводниках и диэлектриках порог Ф. э. Avo = электронное сродство, равное высоте потенц, барьера на границе для электронов проводимости. Величина Avo, иногда называемая для полупроводников фотоэлектрич, работой выхода, как правило, превосходит Ф. При hvквантовым выходом, связанная с возбуждением электронов с уровней примесей, дефектов и поверхностных состояний, расположенных в запрещённой зоне, а также из зоны проводимости (а вырожденных полупроводниках и-типа). Для большинства чистых полупроводников Луо>3,5 эВ и Ф. э. наблюдается только в УФ-области. Исключение составляют антимони-ды щелочных металлов ( sjSb и др.), для к-рых Ф. э, наблюдается не только в УФ-, но и в видимой области спектра, а для Na2KSb( s) и в ближней ИК-области до 900 нм (см. Фотокатод). Нанесение на полупроводники моноатомных слоев щелочных и щелочноземельных металлов, а также монослоёв этих металлов и кислорода приводит к уменьшению % и Avo, [c.365]

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]

Наряду с рассмотренными, нужно учитывать и другие виды фазовых переходов, например, в магнитных и электрических полях. Как показывают исследования, при низких температурах (<100К) фазовые переходы в магнитно.м поле указывают на относительный характер разделения веществ на металлы, полупроводники и диэлектрики. В магнитном поле одно и то же вещество может быть и диэлектриком, и полупроводником, и металлом, что особенно важно при разработке новых композитов для решения задач современной микроэлектроники. [c.40]

Остановимся на характеристике теплопроводности наноматериалов, которая, как известно, складывается из электронной и решеточной составляющих. Для металлоподобных объектов первая составляющая является преобладающей, а для полупроводников и диэлектриков перенос теплоты за счет фононов представляет основную часть. Соответственно уменьшение размера кристаллитов значительно снижает теплопроводность нанометаллов за счет рассеяния электронов на межзеренных границах. Так, температуропроводность (и соответственно теплопроводность, которая пропорциональна температуропроводности) зерен серебра размером 20 — 47 нм в 3,5 —4 раза ниже таковой для крупнозернистого серебра [5]. [c.70]

Магнитные материалы наряду с полупроводниками и диэлектриками жизненно важны для электронной промышленности, поэтому они заслуживают особого рассмотрения. До недавнего времени круг магнитных материалов ограничивался кристаллически- ми металлическими сплавами, интерметаллидами и оксидами (ферриты и т. п.). Однако в последнее время интенсивно исследуется магнетизм аморфных металлов и сплавов и уже отчетливо просматриваются некоторые направления практического использования аморфных магнетиков. В настоящее время находят применение магнитномягкие ленточные аморфные ферро- и ферримагнетики, представляющие собой сплавы переходных металлов с металлоидами. Научная проблема получения таких материалов путем быстрого охлаждения из жидкого состояния сегодня становится важной прикладной отраслью техники. Можно утверждать, что вслед за эрой кристаллических магнитных материалов наступит эра новых магнитных металлических материалов, каковыми являются аморфные сплавы. [c.121]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...