Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
себя как полупроводник. Более того, следует ожидать, что температура
перехода должна зависеть от давления. Влияние давления на проводимость и
магнитные свойства V03 и V203 изучали Фейнлиб и Пол [67].
Схема зонной структуры, изображенная на рис. 13.11, очень сильно
упрощена. Каждая ветвь расщепленной d-зоны - двойная, верхняя и нижняя
зоны отстоят друг от друга недалеко, но не настолько близко, чтобы
объяснить наблюдаемую на опыте величину энергии активации. Адлер и др.
[68] тщательно сравнили имеющиеся экспериментальные данные с теорией
Адлера и Брукса (см. выше) и обнаружили, что они находятся в хорошем
согласии с предположениями, основанными на гипотезе изменения
кристаллической структуры. Менее вероятно, что этот переход является
след-
484
13. Полупроводниковые материалы
Зона Вриллнина для Т<Та
Рис. 13.11. Иллюстрация перестройки запрещенной энергетической зоны в
результате уменьшения зоны Вриллювнв в процессе изменения кристаллической
структуры при Т*=ТС,
ствием магнитного упорядочения. Эти проблемы, а также проблемы, связанные
с поведением N10, довольно подробно рассмотрел Фейнлиб ([23], стр. 231).
Эта теория не объясняет полупроводниковых свойств N10. Такое объяснение
почти наверняка потребовало бы вычислений зонной структуры с учетом не
только d-зоны, но и ковалентной связи между d-электронами и электронами
ионов 0,_ Такие попытки сделали Фейнлиб и Адлер [69]. Обзор магнитных
свойств и явлений проводимости дал Адлер [70]. Другие обзоры сделали
также Доних [71] и Остин и Гэмбл [72].
Соединения SrTiOa и ВаТЮя, которые в обычном состоянии яв-. ляются
диэлектриками, в результате соответствующего легирования могут получить
полупроводниковые свойства. Как отметил Фредерикс ([23], стр. 259), их
зонная структура в некотором смысле аналогична зонной структуре окислов
переходных металлов.
13.10. Тугоплавкие полупроводники
В то время как большинство рассмотренных нами полупроводников
удовлетворительно работает в электронных приборах при комнатной
температуре, полупроводники с запрещенной зоной ме-
13. Полупроводниковые материалы
485
нее 1 эВ при повышении температуры теряют свойства, придаваемые им путем
введения контролируемых количеств примесей. Существует ряд применений,
для которых существенно, чтобы материал сохранял желаемые свойства при
намного более высоких температурах, а это означает, что он должен иметь
значительно более широкую запрещенную зону и, кроме того, высокую
температуру плавления. Поэтому велись поиски материалов, которые не
только обладали бы этими свойствами, но и могли бы быть приготовлены с
проводимостью как n-типа, так и p-типа, что позволило бы сформировать р-
n-переходы и т. д. Такие материалы обычно называют тугоплавкими
полупроводниками.
Большинство работ в этом направлении было выполнено с SiC, который, как
одно время считалось, может заменить Si при работе в области высоких
температур. Кроме того, в этом материале было обнаружено сильное
излучение света, что позволило бы использовать его в оптоэлектронных
устройствах. В этом смысле результаты большого числа работ принесли
разочарование. Отчасти сложности возникают из-за того, что SiC может
существовать в нескольких аллотропных формах. Кроме того, очень сложной
задачей оказалось контролируемое введение примесей. Из измерений
положения края фундаментального поглощения SiC Чойк и Патрик [731
определили ширину запрещенной зоны, которая оказалась равной Л?=2,8 эВ.
В последнее время привлекли внимание соединения типа /4П1?У с более
широкими запрещенными зонами, такие, как А1Р, AlAs, InP (см. разд. 13.6).
Некоторые соединения азота с элементами V группы можно отнести к
материалам этого типа, например A1N, GaN и InN. К тугоплавким
полупроводникам можно отнести также и соединения бора, такие, как BN, ВР
и BAs. Предстоит еще сделать массу исследований, чтобы свойства этих
соединений были поняты так же хорошо, как свойства соединений типа
/41П?У. Кроме того, хотя первые работы по контролируемому введению
примесей в таких материалах уже выполнены, еще многое предстоит сделать,
прежде чем легирование тугоплавких полупроводников будет освоено в такой
же степени, как для соединений типа /4|П?У с меньшей шириной запрещенной
зоны Д?.
Свойства тугоплавких полупроводников подробно рассмотрели Шмарцев, Валов
и Борщевский [74].
13.11. Сверхпроводящие полупроводники
Имеется ряд сообщений о наблюдении в некоторых полупроводниках эффекта
сверхпроводимости при температурах менее 1 К-Однако в некоторых случаях
такая интерпретация экспериментальных результатов кажется сомнительной.
Например, в разное время
466
13. Полупроводниковые материалы
появились сообщения о наблюдении сверхпроводимости во всех трех
хнлькогенидах свинца PbS, PbSe и РЬТе, если все они были сильно
нестехиометричными и имели проводимость л-типа, т. е. обладали высокой
концентрацией электронов. В настоящее время считается, что обнаруженная
на опыте сверхпроводимость на самом деле связана с наличием в материале
