Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
ведут себя как акцепторы с мелким уровнем. Блоэм и Крёгер [39] довольно
подробно исследовали эти вопросы и показали, что в PbS в точке
максимальной температуры плавления имеется 6-1011 см-3 избыточных атомов
РЬ. Висмут ведет себя .как донор и может быть использован для компенсации
материала p-типа, в то время как Ag и Си ведут себя как акцепторы, когда
они замещают атомы РЬ. С другой стороны, в междо-узельном состоянии атомы
Ag и Си могут вести себя как доноры.
Блоэм и Крёгер (см. выше) изучали также равновесие между вакансиями (Vt)
и добавочными атомами Bi и показали, что при определенных условиях число
вакансий может в точности сравняться с числом добавочных атомов Bi и
возникнет ситуация, известная под названием компенсации валентности.
13. Полупроводниковые материалы
475
Все три соединения имеют большие величины показателя преломления. В
ближнем инфракрасном диапазоне они равны 4,1 для PbS, 4,85 для PbSe и
5,65 для РЬТе. Они довольно медленно растут при понижении частоты, однако
имеются сообщения о необычайно сильном увеличении показателя преломления
при очень низких частотах, особенно для РЬТе. Однако точные его значения
пока нельзя считать до конца установленными. Кохрэн [401 дает для РЬТе
величину 17,6. Свойства этой интересной группы полупроводников подробно
обсуждает в своем обзоре'Далвей [411.
Группа полупроводников CdS, CdSe и CdTe изучалась не в таком объеме, как
халькогениды свинца. Величины ДЕ в них равны 2,4, 1,75 и 1,51 эВ
соответственно. CdS использовался в качестве типичного полярного
полупроводника для исследования свойств как анионных, так и катионных
вакансий и их связи с концентрацией свободных носителей каждого типа.
Физико-химические свойства этих материалов, а также свойства соединений
на основе свинца подробно изучали Крёгер, Винк и ван ден Бумгард [421.
CdS широко применялся и для исследования экситонных спектров (см. разд.
10.6). В результате энергетические уровни некоторых примесей известны
очень точно, однако однозначно идентифицировать дефекты, удается не
всегда.
CdS является также одним из основных материалов для изуче*-ння
электроакустического эффекта (см. подразд. 12.4.1). Использование этого
материала в акустических линиях задержки, а также его широкое
использование в измерителях интенсивности света послужило стимулом для
изучения этого материала с точки зрения полупроводниковых свойств.
Изучался и ряд других полупроводниковых соединений, включающих S, Se и
Те, хотя и намного менее подробно. Например, Bi2Te3 привлек к себе
значительное внимание в качестве термоэлектрического материала. Его
свойства описал Голдсмид ([81, стр. 165). Обзор свойств соединений CdSb и
ZnSb дал Блэкуэлл ([81, стр. 199).
Обзор свойств и методов приготовления некоторых полярных полупроводников,
и особенно халькогенидов свинца, сделал Скэн-лом [321. Он рассмотрел
также возникновение вакансий и отклонений от стехиометричности. Более
современный обзор свойств полупроводниковых соединений типа АиВ^1 можно
найти в сборнике под редакцией Томаса [44].
13.7. Тройные и четверные соединения
Все рассмотренные выше соединения были двойными, за исключением смешанных
кристаллов, которые на самом деле являются просто сплавами. Некоторое
время рассматривалась возможность использования тройных или даже
четверных полупроводниковых
476
13. Полупроводниковые материалы
соединений, однако в этом направлении был достигнут лишь незначительный
прогресс, в основном из-за сложностей в приготовлении и очистке этих
соединений. Поскольку поддерживать стехиометрическое равновесие трудно
даже при наличии только двух элементов, не вызывает удивления тот факт,
что при наличии трех элементов задача еще более усложняется. Хан и др.
[45], а также Гудмэн и Дуглас [46] обсуждали свойства таких соединений и
описали принципы, на которых основано получение еще более сложных
полупроводниковых соединений. Здесь так же, как и в случае двойных
соединений, используются представления о компенсации валентностей и
образовании замкнутых восьмиэлектронных оболочек.
Было приготовлено несколько соединений этого типа и показано, что они
являются полупроводниками, однако подробной информации об их свойствах
пока почти нет. Примерами таких соединений могут быть CuFeS2, CuInSe2 и
AgInSe2. Первое принадлежит к классу так называемых халькопиритов, в
которых уже давно было обнаружено явление выпрямления переменного тока в
точечном контакте с металлом. Кроме того, Гудмэн и Дуглас нашли, что это
вещество прозрачно в инфракрасном диапазоне при длине волны более 2 мкм,
так что предположительно оно имеет запрещенную зону шириной около 0,5 эВ;
его кристаллическая структура очень близка к структуре алмаза. В этой
структуре атом Си одновалентен, а атом Fe трехвалентен, так что возникают
четыре электрона, которые вместе с двенадцатью электронами от S2 образуют
две замкнутые восьмиэлектронные оболочки. Четверные соединения типа
Cu2FeSnS4, которые называют станнитами, также должны проявлять
