Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
Se, то его вряд ли можно отнести к этому классу, так как его промышленное
использование ограничивается в основном-применением аморфного Se в
технике фотокопирования, где он ведет себя скорее как диэлектрик.
Изучалось также и серое олово, однако из-за сложности получения чистых
образцов этот материал еще не привлек к себе такого же внимания, как
другие. Основными полупроводниковыми материалами следует считать Si и Ge.
Из них в фундаментальных физических исследованиях больше использовался
Ge. Он имеет более низкую температуру плавления (937СС) по сравнению с Si
(1420°С), поэтому его легче приготовлять и очищать. Германий
использовался в большинстве первых твердотельных электронных приборов,
например в транзисторах, однако к настоящему времени его почти полностью
заменил намного более распространенный в природе Si. Сложные интегральные
схемы современной электроники почти полностью изготовляют из Si.
Полупроводник Те сам по себе очень интересен, поскольку в
монокристаллической форме он является анизотропным проводником, однако до
сих пор широкого распространения в твердотельном приборостроении не
получил.
Из двойных полупроводниковых соединений известность приобрели две группы
материалов. Из соединений типа j4 nBVI уже давно изучался CdS благодаря
использованию его в измерителях интенсивности света. В то же время PbS,
PbSe и РЬТе были подробно исследованы в связи с их применением в качестве
материалов для детекторов инфракрасного излучения. Из соединений типа
j4infiv наиболее интенсивно изучались InSb, GaAs и GaP, хотя все девять
соединений, включающих комбинации Al, In, Ga, с одной стороны,
13. Полупроводниковые материалы
459
и Sb, As, Р - с другой, привлекали к себе некоторое внимание.
Распространение получили как двойные соединения такого типа, так н их
сплавы. В основном мы рассмотрим здесь двойные соединения, однако
упомянем еще и несколько других. Начинают привлекать к себе внимание и
более сложные полупроводники, например тройные соединения, хотя они еще
не получили широкого применения в промышленности. Однако разнообразие
этих материалов настолько велико, что было бы удивительно, если бы
некоторые из них не оказались технологически важными. Такие соединения
уже находят применение, хотя и в небольших масштабах, в нелинейной
оптике, и мы кратко упомянем те из них, о свойствах которых больше всего
известно.
13.2. Приготовление полупроводниковых материалов и измерение их свойств
Полупроводниковые материалы могут быть получены двумя основными
способами: выращиванием из расплава и методом эпитаксиального роста.
Выращивание из расплава можно проводить по так называемому методу
Стокбаргера, при котором расплавленный материал очень медленно опускают
через область с малым температурным перепадом, в результате чего материал
затвердевает, и методу Чохральского, в котором рост кристалла начинается
от затравочного кристалла, а затем этот растущий кристалл медленно
вытягивают вертикально вверх из расплава. Разновидностью этого метода
является метод горизонтальной зонной плавки, при котором "вытягивание"
осуществляют путем перемещения "лодочки", содержащей затравочный кристалл
и расплав, через узкую зону температурного перепада.
Эпитаксиальный рост представляет собой наращивание необходимого кристалла
на другом кристалле путем осаждения вещества из газовой или жидкой фазы.
Этим методом сравнительно легко добиться контролируемого введения
примесей, однако трудно получать кристаллы больших размеров. При
разработке современных электронных приборов этот метод находит все более
широкое применение.
О приготовлении и очистке полупроводниковых материалов написано так много
и методы так сильно различаются для разных материалов, что подробное
описание этого вопроса заняло бы слишком много места. К счастью, имеется
несколько замечательных книг, посвященных этой проблеме, в которых
рассматривается большинство практически важных материалов (см., например,
11-61). Известно также много разных методов определения основных свойств
460
13. Полупроводниковые материалы
полупроводниковых материалов. Некоторые из них были упомянуты выше в
связи с обсуждением этих свойств. Методы можно разделить на три основные
группы: теоретические вычисления, электрические и магнитные измерения и
магнитооптические или оптические измерения. Здесь снова можно указать
несколько книг, в которых подробно рассматриваются конкретные методики
(см., например, [1, 7]). Поскольку все методики имеют свои индивидуальные
особенности, объем нашей книги не позволяет нам рассмотреть их достаточно
полно. Методы определения различных параметров иногда обсуждаются и
обычно упоминаются в справочниках по свойствам материалов, на которые мы
будем ссылаться ниже.
Значение ширины запрещенной зоны находят, вообще говоря, из сочетания
экспериментальных измерений и теоретических расчетов, причем в настоящее
время наиболее точные значения получаются из измерений оптического
