Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
что в результате успехов, достигнутых в области технологии
полупроводниковых материалов, получение германия, обладающего
характеристиками собственного полупроводника при комнатной температуре,
не представляет в настоящее время особых трудностей. Число атомов
германия в единице объема равно 4,5-10м см-3. Следовательно, если в
германии присутствует донорная примесь, которая при комнатных
температурах полностью "ионизирована", то при наличии одного атома
примеси на 10* атомов германия мы получили бы и=4,5-101* см-3 электронов.
Отсюда /?="?/"= 1,4-1010 см-3, так что, действительно, п^>р. Если
температуру поднять до 300°С, то "1=1,5-1017 см-3 и преобладающей
становится уже собственная концентрация носителей заряда.
Из этой оценки видно, что для того чтобы германий сохранял свойства
собственного полупроводника при комнатной температуре, примеси,
образующие уровни вблизи зоны проводимости, могут присутствовать в
кристалле в количестве не более одного атома примеси на 10" атомов
германия. Поэтому неудивительно, что до сих пор лишь совсем небольшое
число полупроводников удалось очистить до такой степени, чтобы они
обладали собственной проводимостью при комнатной температуре. Почти все
ранние работы, посвященные исследованию полупроводников, за исключением
измерений в области высоких температур, были выполнены в условиях, когда
свойства вещества в основном определялись примесью.
1. Простейшие свойства полупроводников
39
Что касается области высоких температур, то и здесь есть свои трудности;
особенно это относится к полупроводниковым соединениям, которые имеют
тенденцию разлагаться при высоких температурах. Неудивительно поэтому,
что столь часто получались противоречивые или даже ошибочные результаты.
Из всего сказанного следует также, что именно благодаря развитой в
последнее время совершенной технике предельной очистки многих веществ
удалось достичь таких больших успехов в изучении свойств полупроводников.
ЛИТЕРАТУРА
1. Faraday М., Experimental Researches in Electricity, ser. IV, 433
(1833); Bcibl, Ann. Phys., 31, 25 (1834).
2. Braun F., Ann. Phys. Chem., 153, 556 (1874).
3. Smith W., Journ. Soc. Telegr. Eng., 2, 31 (1873).
4. Lark-Horoiaitz K-, The New Electronics, в сб.: The Present State of
Physics, American Assn. for the Advancement of Science, Washington, 1954.
5. Gudden B" Ergebn. exakt. Naturwiss., 3, 143 (1924); 13, 223 (1934).
6. Иоффе А. Ф., Физика полупроводников, 2-е изд., М.- Л., 1957.
7. Hall Е. Н., Amer. Journ. Math., 8. 287 Т1879).
8. Baedeker К-, Phys. Zs., 29, 506 (1909).
9. Konigsberger J., Jahrb. d. Radioakt., 4, 158 (1907); 11, 84 (1914).
10. Merrit ?., Proc. Nat. Acad. Sci., Washington, 11, 743 (1925).
11. Wagner C., Zs. Chem. Phys.. BI1, 163 (1930); 22, 195 (1933).
12. PM R. W., Proc. Phys. Soc., 43, 3 (1937).
13. Fritts C. ?., Amer. Journ. Sci., 26, 465 (1883).
14. Grondahl L. O., Geiger P. N., Trans. Amer. Inst. Electr. Eng., 46,
357 (1927)
15. Bose J. С., Патент США, 755840, 1904.
16. Pierce G. W., Phys. Rev., 25, 31 (1907); 28. 153 (1909); 29, 478
(1909).
17. Bleaney B., Ryde J. W., Kinsman Т. H., Journ. Inst. Electr. Eng.,
111A, 93, 847 (1946).
18. Torrey H. C., Whitmer C. A., Crystal Rectifiers (Radiation Laboratory
Series), New York, 1948. [Имеется перевод; А. Торрей, К. Уитмер.
Кристаллические детекторы,-Сов. радио, 1950.]
19. Bardeen JBrattain Г. Н., Phys. Rev., 74, 1208 (1949).
20. Shockley U7., Electrons and Holes in Semiconductors, New York, 1950.
Шмеется перевод: Шокли В. Теория электронных полупроводников.- М.; ИЛ,
1953.]
21. Shockley W., Pearson G. L., Haynes J. R., Bell Syst. Tech. Journ.,
28, 344 (1949).
22. Smith R. A., Adv. Phys., 2, 321 (1953); Sci. Mon., 82, 3 (1956),
23. Smith R. A., Jones F. ?., Chasmar R. P., The Detection and
Measurement of Infra-red Radiation, Oxford, 1968. [Имеется перевод 1-ro
издания: Смит P., Дзконс Ф., Чесмер Р. Обнаружение и измерение
инфракрасного излучения.- М.: ИЛ, 1959 ]
24. Wilson А. Н., Proc. Roy. Soc., А133, 458 (1931); 134, 277 (1931).
25. Sommerfeld A., Zs. Phys., 47, 1 (1928).
26. Bloch ?., Zs. Phys., 52, 555 (1928).
27. Smith R. A., The Physical Principles of Thermodynamics, New York,
1952, p. 219.
28. Mott N. ?., Gurney R. W., Electronic Processes in Ionic Crystals,
Oxford University Press, Oxford, 1940. [Имеется перевод: Мотт H., Герни
Р. Электронные процессы в ионных кристаллах.- М.: ПЛ. 1950.]
29. Pearson G. L., Brattain W. Н., Proc. IRE, 43, 1794 (1955).
2
УРОВНИ ЭНЕРГИИ В КРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ТВЕРДЫХ ТЕЛАХ
2.1. Волновая механика свободных электронов
В предыдущей главе мы ввели квантовые представления об уровнях энергии
электронов в кристаллических твердых телах. Теперь необходимо подробнее
изучить форму энергетических зон, обусловленных полем кристаллической
решетки, а также энергетические уровни примесей, не вдаваясь в детали
соответствующего теоретического вывода. Этот вопрос широко освещен во
многих известных руководствах по квантовой теории твердых тел х). Здесь
