Кремний и германий

Учитывая, что в германии е=16, а т =0,25т, получаем для энергии ионизации примесных атомов V группы d 0,01 эВ. В кремнии, где e =12, а т 0,4т, энергия ионизации должна быть примерно 0,04 эВ. Таким образом, достаточно весьма незначительной энергии, чтобы перевести пятый электрон из связанного состояния в свободное , т. е. в зону проводимости. Примеси, которые поставляют свободные электроны, называют донорными. В табл. 7.2 приведены измеренные значения энергии ионизации доноров в кремнии и германии. Они достаточно хорошо согласуются с расчетными значениями Ed. [c.238]

Таблица 7.2. Энергия ионизации доноров в кремнии и германии

Таблица 7.3. Энергия ионизации акцепторов в кремнии и германии

В настоящее время для легирования аморфного кремния (и германия) кроме фосфора и бора используют также примеси мышьяка. сурьмы, индия, алюминия и т. д. При этом прямым методом было установлено, что координационное число атома мышьяка в аморфном кремнии, так же как и в кристаллическом, равно четырем. Кроме того, для получения слоев -типа в аморфный кремний с низкой плотностью состояний вводят атомы щелочных элементов, которые проявляют донорные свойства, находясь в междоузлиях. [c.366]

У германия электронная компонента в низкотемпературной теплоемкости не была обнаружена даже в том случае, когда использовались более загрязненные образцы, чем описанные выше образцы кремния. Это и не удивительно, так как эффективные массы носителей тока в кремнии и германии имеют примерно одинаковую величину. Следовательно, электронная теплоемкость, которая пропорциональна отношению эффективных масс носителей и кубическому корню из концентрации примесей [см. (9.7)], будет у этих веществ примерно одинаковой. Наоборот, решеточная теплоемкость [c.348]

Кремний и германий — широко используемые и наиболее исследованные полупроводники. Кристаллизуются в решетке алмаза. Имеют сложную зонную структуру. [c.455]

См/м) н проводимостью диэлектриков (ss 10 + 10 ° См/м). Таким образом, естественные полупроводники отличаются от диэлектриков более узкой запрещенной зоной. У диэлектриков ширина запрещенной зоны составляет несколько электрон-вольт, а у полупроводников-около 1 эВ. Например, у кремния и германия ширина запрещенных зон равна соответственно 1,1 и 0,75 эВ. [c.342]

Примесные уровни. Наиболее важными естественными полупроводниками являются кремний и германий, атомы которых принадлежат к четвертой группе периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Они имеют четыре электрона в наполовину заполненной внешней оболочке в s- и р-состояниях. В твердом состоянии эти четыре электрона связываются [c.350]

Например, у кремния и германия она выходит на плато существенно раньше комнатных температур. Для естественных полупроводников концентрация п- и /j-носителей одинакова. [c.355]

Например, концентрации естественных носителей при комнатной температуре в кремнии и германии составляют соответственно м и 10 м . Отсюда следует, что у [c.355]

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]

К числу существенных недостатков германиевых вентилей относится невысокая рабочая температура рабочий диапазон от — 50 до + Ж С при длительном воздействии температуры выше + 60° С в них проявляется тепловое старение, приводящее к ухудшению электрических параметров при низких температурах наблюдается значительное понижение обратного сопротивления. Кремниевые выпрямители могут работать при температуре до -1- 200° С. С точки зрения работы при высоких частотах кремниевые диоды имеют перед германиевыми преимущества, заключающиеся в большей чувствительности к слабым сигналам (пороговое напряжение у первых 0,01 В, у вторых от 0,1 до 0,25 В). Характеристики кремниевых вентилей, возможность получения больших выпрямленных мощностей в установках малых габаритов, особенно при использовании искусственного охлаждения, делают их исключительно прогрессивными. Поскольку кремний и германий являются элементами IV группы таблицы Менделеева, дырочная проводимость в них создается примесями элементов третьей группы, а электронная — элементов пятой группы. Для кремниевых полупроводников часто применяют алюминий, бор, для германиевых — индий в качестве акцепторной примеси мышьяк и сурьма (элементы V группы) — в качестве донорных примесей. [c.284]

Основные физические свойства кремния представлены в табл. 8.1. Проводимость кремния, как и германия, очень сильно изменяется от присутствия примесей. На рис. 8.14 приведены зависимости удельного сопротивления кремния и германия от концентрации примесей. Благодаря более широкой запрещенной зоне собственное удельное сопротивление кремния на три с лишним порядка превосходит собственное сопротивление германия. [c.287]

Зонная очистка и вытягивание из расплава. Получение особо чистых монокристаллов кремния и германия, которые можно использовать для последующего введения доноров и акцепторов, достигается в два этапа. [c.183]

По сравнению с кремнием и германием арсенид галлия имеет некоторые преимущества, главное из которых связано с возможностью работы в условиях более высоких температур, а также с потенциально большей эффективностью преобразования солнечной энергии. [c.310]

Дислокации в кристаллах возникают в процессе их роста, в ре-зультате слияния вакансий, они могут непрерывно генерироваться в процессе пластической деформации и т. д. За количественную ха-рактеристику числа дислокаций принимают плотность дислокаций, равную числу дислокационных линий, пересекающих единич- ную площадку поверхности кристалла. В наиболее совершенных кристаллах кремния и германия плотность дислокаций равна всего 10 —10 м в хорошо выращенных недеформированных металлических кристаллах она составляет 10 —10 см , в сильно деформи-рованных 10 —10 см . [c.51]

Глубокие примесные уровни. Некоторые примеси создают в полупроводниках примесные уровни, расположенные далеко от границ энергетических зон. Такие уровни называются глубокими. В кремнии и германии подобные уровни создают атомы золота, меди, марганца, железа и др. Эти уровни играют большую роль в протекании процессов рекомбинации неравновесных носителей заряда. [c.159]

Смачиваемость повышается, 0 понижается с увеличением равновесной концентрации твердой фазы в расплаве (и ростом температуры). Эвтектический расплав в системах Аи — Si и Аи — Ge смачивает твердые фазы —золотой кремний, золото и германий — по-разному кремний и германий смачиваются хуже (рис. 9). Экстраполируя полученные экспериментальные кривые на температуру плавления и 100%-ную концентрацию чистого компонента (золота— 1063° С, кремния — 1430° С, германия — 936° С) были определены краевые углы смачивания Аи, Si и Ge собственным расплавом. Эти углы не нулевые и равны соответственно 7, 14 и 15°. [c.9]

При этом следует отметить, что, очевидно, несмотря на рост межфазного натяжения имеется тенденция кремния и германия к некоторой адсорбции на границе твердого золота с его расплавом, связанная с тем, что элемент-добавка (германий, кремний), слабее [c.12]

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]

Зависимость времени жизни носителей заряда от длины свободного пробега электрона в кремнии и германии и р-типа электропроводности [c.405]

В работе [19] исследованы текстурированные поликристалличе-ские образцы урана электролитической чистоты и ряда двойных сплавов урана с молибденом, железом, кремнием, алюминием, ванадием, германием. Выбор легирующих добавок мотивировался критерием растворимости в а-фазе урана и размером атома примеси. Такие элементы, как кремний, германий, молибден, образуют твердые растворы, причем молибден в большей степени, а кремний и германий — в меньшей. Добавки железа и алюминия обладают очень плохой растворимостью в а-фазе. На рис. 123 показано изменение коэффициента радиационного роста урана в направлении [010] в зависимости от температуры облучения для сплавов с различными легирующими добавками. Отличие в исходной текстуре образцов учитывалось путем нормирования коэффициента радиационного роста каждого образца на его индекс роста. Сравнение данных, приведенных на рис. 124, показывает, что добавки молибдена, кремния, германия способствуют подавлению радиационного роста урана. Максимальный эффект наблюдается для сплава урана, содержащего 500 ppm вес. Мо, скорость роста которого при температуре облучения 450° С почти в три раза меньше по сравнению с ураном электролитической чистоты. Добавки ванадия и [c.195]

Однако широкое техническое и промышленное применение ультразвука началось лишь в 50—60-х годах. Сварка металлов и пластмасс, резание твердых сплавов, стекла, керамики и других материалов, пайка, лужение алюминия, титана, молибдена и многие другие технологические операции с использованием ультразвука заняли значительное место на многих производствах. Ультразвуковая чистка, о которой говорилось выше, также оказалась весьма полезной, особенно при изготовлении прецизионных деталей в машиностроении. В настоящее время советская промышленность выпускает ряд универсальных ультразвуковых станков для изготовления твердосплавных матриц штампов, обработки линз из оптического стекла, гравирования и вырезки деталей из кремния и германия, прошивания отверстий и узких пазов и для многих других работ. Изготовляют также специальные ультразвуковые станки для выполнения определенных операций, например, для нарезания внутренних резьб в заготовках из труднообрабатываемых материал лов. [c.57]

Простые полупроводники. К этим материалам относятся 12 элементов Bi, С (алмаз), Si, Ge, Sn, Р, As, Sb, S, Se, Те, I. Наибольшее распространение получили кремний и германий. [c.379]

В ряде работ было также показано, что существует поверхностный слой с повышенной пластичностью (в кремнии и германии, например, толщиной в несколько микрон) [350]. [c.318]

При некоторых специальных условиях удается получать практически бездислокациоиные кристаллы кремния и германия. [c.103]

Полупроводниковые соединения А " В являются ближайшими аналогами кремния и германия. Они образуются в результате взаимодействия элементов II1-6 подгруппы периодической таблицы (бора, алюминия, галлия, индия) с элементами V-6 подгруппы (азотом, фосфором, мышьяком, сурьмой). Соединения А В принято классйфицирбвать по мётм Соответственно раз- [c.291]

Влияние контакта с твердой охлаждаемой металлической поверхностью на чистоту расплава. Чистота материалов, плавящихся в контакте с поверхностью охлаждаемого твердого металла, исследовалась экспериментально в лабораторных условиях при зонной очистке металлов и полупроводников в металлических водоохлаждаемых контейнерах, а также контролировалась в производственных условиях при эксплуатации индукционных печей с холодным тиглем для плавки металла в промьшшенности. По данным Х.Ф. Стирлинга и Б.В. Варрена, при плавке кремния и германия в охлаждаемой серебряной лодочке загрязнений расплава серебром не обнаруживается даже с помощью радиохимических методов анализа [15]. При использовании медных тиглей в промьпиленной практике загрязнений расплава медью, выхо- [c.11]

Теплопроводность решетки существенно зависит от жёсткости связи между частицами р, так как с уменьшением р уменьшается модуль упругости Е, а следовательно, и скорость распространения звука v — YE/p (р — плотность твердого тела) кроме того, с уменьшением р растет ангармоничность колебаний атомов, приводящая к усилению фонон-фононного рассеяния. Оба эти фактора должны приводить к уменьшению теплопроводности решетки, что также подтверждается экспериментом. В качестве примера в табл. 4.2 приведены теплоты сублимации Q , являющиеся мерой энергии связи, и решеточная теплопроводность Креш алмаза, кремния и германия. Из данных табл. 4.2 видно, что с уменьшением энергии связи теплопроводность решетки падает. [c.139]

Теплопроводность полупроводников. Полупроводниковые материалы замечательны тем, что могут обладать высокой решеточной теплопроводностью, если их кристаллы не слишком дефектны и состоят из легких атомов, как это имеет место, например, у кремния и, германия (см. табл. 4.2). Их электронную теплопроводность можно изменять в широких пределах, изменяя концентрацию электронного газа путем легирования. Тем не менее для большинства полупроводников основной вклад в теплопроводность вносит решетка. Так, для германия, обладающего удельным сопротивлением 1 Ом см при комнатной температуре, отношение KaJKyieui 10 - Даже для такого полупроводника, как теллурид висмута (В)2Тез), обладающего очень низким удельным сопротивлением Ю" Ом см, отношение Достигает величины всего лишь порядка 0,2. [c.142]

Энергетические зоны отделены друг от друга областями запрещенных энергий — запрещенными зонами Eg (рис. 5.2, а). В качестве примера на рис. 5.3 приведены энергетические зоны лития, бериллия и химических элементов с решеткой типа алмаза (алмаз, кремний и германий). В кристалле лития уровень Is расщеплен слаио, уровень 2s — сильнее, образуя достаточно широкую энергетическую зону 2s. В кристалле бериллия зоны 2s и 2р перекрываются друг с другом, образуя смешанную, так называемую гибридную, зону. В кристаллах с решеткой типа алмаза образование энергетических зон происходит несколько иначе (рис. 5.3, в). Здесь зоны, возникающие из уровней s и р, перекрываясь, разделяются на две зоны так, что в каждой из них содержится по 4 состояния одно s-состояние и три / -состояния. Эти зоны разделены запрещенной зоной Eg. Нижнюю разрешенную зону называют валентной, верхнюю—зоной проводимости. [c.146]

Политермы натяжения чистого золота, кремния и германия описываются уравнениями [c.4]

На изотермах поверхностного натяжения расплавов Аи — Si (1450° С) и Аи — -Ge (1200° С) отсутствуют какие-либо особые точки (рис. 6). Кремний и германий по отношению к золоту поверхностно-активны. Опытная изотерма а г— концентрация проходит несколько ниже изотерм, рассчитанных по уравнению Жухо- [c.6]

Из литературных данных [51 известно, что межатомные связи в золоте выше, чем в кремнии и германии, теплоты испарения составляют 0Au = 92 Si = 85 ое = 85 ккал1моль, т. е. выполнение неравенства (8) в принципе возможно. [c.13]

Микро- и макроструктурные исследования сплавов Аи — Si и Au — Ge показывают, что в отличие от золота из расплава кремний и германий кристаллизуются четко ограненными кристаллами, легко обнажающимися при затвердевании сплавов. Так, при кристаллизации сплавов Аи — Si на подложке из кремния или Аи — Ge на подложке из германия (медленное охлаждение) вырастают крупные (1—3 мм) кристаллы кремния или германия, причем расплав (уменьшаясь в объеме за счет кристаллизации и выпадения из него твердых фаз) обнажает сухую поверхность кристалла (рис. 10, см. вклейку), чего не наблюдается для золота. Это обстоятельство — огранение кристалла, легкое обнажение его поверхности — не может быть не обусловлено худшей смачиваемостью кремния расплавом по сравнению со смачиваемостью золота. [c.13]

Исследована микротвердость алмаза, кремния и германия в зависимости от температуры. Изучено изменение свойств материала в зоне вдавливания ипден-тора. Рис. 5. библиогр. 10. [c.230]

Применение лазеров в эллипсометрах позволило получить интенсивные пучки монохроматического излучения и создало предпосылки для разработки техники эллипсометрической микроскопии [70, 122]. В настоящее время отечественной промышленностью выпускаются лазерные эллипсометрические микроскопы ЛЭМ-2 и ЛЭМ-3. Использование этих приборов дало возможность провести исследование микроструктур, имеющих линейные размеры до нескольких микрометров, и проконтролировать неоднородности как по толщине, так и по показателю преломления. Применение лазерных эллипсометрических микроскопов позволило также проводить контроль качества вскрытия окон в пленках окислов, определять загрязнения на поверхности пластин кремния и германия после физико-химической обработки, контролировать наличие и глубину нарушенного слоя после полировки и т. д. [c.207]

На диаграмме рис. 2 наиболее износостойким материалом, расположившимся на прямой для чистых металлов, был вольфрам. При испытании твердых материалов оказалось, что на тон же прямой лежат сложные карбиды хрома и железа (ТДХ, твердость 1770 кг1мм ) и эвтектиче-окий сплав W и W2 (твердость 2570 кг1мм ), как это видно из диаграммы рис. 3. Однако у многих материалов с высокой твердостью износостойкость оказывается значительно более низкой по сравнению стой, которая соответствует этой общей линии для чистых металлов. В одних случаях это связано с неоднородностью структуры, в других — можно предположить влияние трещин в твердом слое (электролитически бори-рованный слой стали). Это может быть связано с отличным типом химической связи, как отмечено для таких полуметаллических материалов на кремний и германий. [c.46]

При осуществлении зонной очистки пруток крепится по концам в горизонтально или вертикально расположенной кварцевой трубке, заполненной инертным газом, и нагревается в одном месте. Расплавленный металл сохраняет форму прутка за счет поверхностного натяжения и эффекта удержания его в подвешенном состоянии, создаваемого электромагнитным полем. Этот метод имеет прикладное значение как одна из стадий промышленного производства кремния и Германия очень высокой степени чистоты для полупроводниковой техники. Монокристаллы этих металлов в виде прутков могут быгь получены путем внесения монокристаллической затравки в первую порцию расплавленной зоны с последующим медленным перемещением этой зоны вдоль осн прутка, обычно снизу вверх. На рис. 7 показан монокристалл германия. [c.25]

Простые полупроводники. Из простых полупроводников наибольшее применение нашлн кремний и германий. Некоторые физико-химические Свойства германия и кремния приведены в табл. 74. [c.569]

Результаты ЛМТО—ПАС расчетов параметров электронной структуры и эффективных зарядов атомов (q, е) нитридов углерода, кремния и германия со структурой P-ЯзN4 [23] [c.73]

При изготовлении аморфных пленок методом вакуумного напыления обычно необходимо поддерживать температуры ниже комнатных. В частности, в случае напыления чистых металлов подложка должна быть охлаждена до температур порядка температуры жидкого гелия. Если температура недостаточно низка и лежит выше температуры Тх напыляемого металла, получаемая пленка не аморфизируется. Например, в случае полупроводников—кремния и германия, у которых Тх выше комнатной температуры, можно использовать подложку и при комнатной температуре, а в случае таких переходных металлов, как железо, кобальт и никель, у которых Тх очень низкая (у железа 4 К, у кобальта 33 К и у никеля 70 К) должна быть низкой и температура подложки. [c.31]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...