Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Химия -> Вест А. -> "Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2" -> 30

Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2 - Вест А.

Вест А. Химия твердого тела. Теория и приложения: В 2-х ч. Ч. 2: Пер. с англ.. Под редакцией академика Ю.Д. Третьякова — М.: Мир, 1988. — 336 c.
ISBN 5-03-000071-2
Скачать (прямая ссылка): chem_t_v.pdf
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 124 >> Следующая


14.7. Полупроводники с контролируемой валентностью

решеткой. В области высоких температур (область 3) концентрация собственных носителей превышает концентрацию примесных носителей. Здесь наблюдается резкий рост как концентра--ции носителей, так и проводимости.

Г1
Рис. 14.20. Температурные зависимости электропроводности (б) и концентрации носителей заряда (а) в полупроводниках. 1—область примесной" проводимости; 2 — область насыщения; 3 — область собственной проводимости.
Для надежного использования полупроводниковых приборов-было бы желательно, чтобы проводимость применяемых в них полупроводниковых материалов была бы менее чувствительна к изменению температуры (область 2). Чтобы область насыщения 2 была как можно более широкой, на практике используют два приема:
1) выбирают материалы с широкой запрещенной зоной;
2) вводят в полупроводники такие легирующие добавки,, чтобы возникшие акцепторные (или донориые) уровни находились вблизи края валентной зоны (или зоны проводимости). В этих случаях область 1 смещается в сторону более низких температур, а область 3 — в сторону более высоких.
14.7. Полупроводники с контролируемой валентностью
Некоторые соединения переходных металлов, содержащие элементы с несколькими степенями окисления, являются проводниками электрического тока. Хорошим примером таких веществ может служить доокисленный оксид никеля. Чистый оксид никеля N10* — твердое вещество бледно-зеленого цвета, характе
* Имеется в виду оксид никеля, полученный (или отожженный) при высоких температурах (^>1000°С) или в среде с пониженным по сравнению с воздухом парциальным давлением кислорода (Ро2 «С0.21 атм.) — Прим. ред.
6—1426
•82
14. Электронные свойства и зонная теория
ризующееся низкой электропроводностью. Это собственный полупроводник. Его цвет определяется внутренними й—с?-пере-ходами в ионах №2+, имеющих октаэдрическое окружение.
Доокислеиие №0 на воздухе при температуре, например, 1000°С ведет к незначительному приросту массы благодаря введению избыточного кислорода. Вещество приобретает черный цвет, а его электропроводность увеличивается. При такой обработке ионы №2+ частично окисляются до №3+ и состав продукта окисления можно отразить формулой
Встраивающиеся из газовой фазы в кристаллическую решетку ионы кислорода концентрируются вблизи поверхности кристалла N10, а затем часть никеля диффундирует к поверхности, чтобы сбалансировать избыточный электрический заряд. При этом в объеме кристалла возникают вакансии. Черный оксид никеля проводит электрический ток*, так как электроны могут легко переходить от №2+ к №3+:
№2+ -> ^8+ е
№3+ -> №2+ + р
Благодаря этим электронным переходам происходит как бы движение ионов №3+, и черный оксид никеля надо рассматривать как полупроводник р-типа. В отличие от механизма проводимости легированного галлием кремния, также полупроводника р-типа, проводимость черного оксида никеля N10 имеет прыжковый механизм. Причина этого заключается в том, что обмен электронами в системе №2+/№3+ является термически активируемым процессом и, следовательно, существенно зависит от температуры. В рамках зонной модели это может быть объяснено тем, что б/-орбитали никеля перекрываются слабо, а потому образуется узкая я(-зоиа (с?-орбитали локализованы на •отдельных ионах никеля). Более подробное обсуждение этого вопроса проведено в разд. 14.9.
Недостаточно широкое применение N10 в качестве полупроводникового материала объясняется тем, что его проводимость трудно задать контролируемым способом: она существенно зависит как от температуры, так и от парциального давления кислорода. Чтобы преодолеть эти трудности, Вервей (1948 г.) предложил полупроводники с контролируемой валентностью. Тогда в оксиде никеля концентрация ионов №3+ будет в основном зависеть не от температуры, а от введения контролируемого количества легирующих добавок.
* Правильнее назвать его полупроводником с узкой полосой запрещенных энергий. — Прим. ред.
14.8. Применение полупроводников
83
Оксид лития может вступать в реакцию с оксидом никеля и кислородом с образованием твердых растворов состава
В таких твердых растворах концентрація ионов Мі3-1", а следовательно, и проводимость зависят от концентрации ионов Ьі+. При 25 °С величина проводимости меняется очень резко с изменением состава: от ~Ю-10 (Ом-см)-1 (при х=0), до Ю-1 (Ом-см)™1 (при * = 0,1).
14.8. Применение полупроводников
Главной областью применения полупроводников являются такие устройства, как транзисторы, интегральные схемы, фотоэлементы и т. п. В настоящем разделе основное внимание уделено такому явлению, как п—р-переход, использование которого лежит в основе работы многих полупроводнргковых приборов.

Так, полупроводниковый диод представляет собой полный аналог лампового выпрямителя. Предположим, что монокристалл полупроводникового материала, например кремния, легирован таким образом, что он является наполовину полупроводником /г-типа, а .наполовину полупроводником рттипа. Зонная структура такого полупроводникового материала изображена на рис. 14.21. Положение уровня Ферми в различных половинах полупроводника различно. Следовательно, электроны имеют возможность самостоятельно переходить из области с я-проводимостыо»
Предыдущая << 1 .. 24 25 26 27 28 29 < 30 > 31 32 33 34 35 36 .. 124 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed