Полупроводники - Смит Р.
Скачать (прямая ссылка):
полупроводники называют обычно полупроводниками п-типа (от слова
negative) и p-типа (от слова positive) соответственно. В результате этих
работ было выяснено решающее влияние небольших отклонений от
стехиометрического состава полупроводниковых соединений на их
электрические свойства.
20
1. Простейшие свойства полупроводников
1.1.2. ГАЛОГЕНИДЫ ЩЕЛОЧНЫХ МЕТАЛЛОВ
Несмотря на то что эти вещества относятся скорее к классу диэлектриков, а
не полупроводников, необходимо все же отметить многочисленные работы 1),
выполненные Полем П2] и его сотрудниками на галогенндах щелочных
металлов, поскольку эти исследования в значительной степени
способствовали выяснению многих свойств полупроводников. Одна из главных
причин, почему этот класс веществ привлек внимание исследователей,
состояла в том, что такие соединения можно получать в виде больших
монокристаллов высокой степени чистоты. Многие из работ, посвященных
оксидам н сульфидам металлов, были выполнены в свое время на образцах из
спрессованных порошков или на пленках, полученных путеа! испарения в
вакууме пли с помощью метода химического осаждения. В настоящее время
хорошо известно, что на таких образцах часто получаются весьма обманчивые
результаты. Необходимо отметить, что электропроводность кристаллов
галогенидов щелочных металлов носит скорее ионный, нежели электронный
характер. Однако освещением ультрафиолетовым светом можно возбудить в них
электропроводность электронного характера. Именно исследование
фотопроводимости этих соединений и проложило путь к пониманию аналогичных
явлений, происходящих под действием видимого или инфракрасного излучения
в полупроводниках.
1.1.3. ПОВЕРХНОСТНЫЕ И ОБЪЕМНЫЕ ЯВЛЕНИЯ
Ненадежность многих результатов, полученных в ранних работах по
исследованию полупроводников, связана с тем, что в то время еще не умели
отделять эффекты, происходящие в объеме исследуемого образца, от явлений,
связанных со свойствами его поверхности или границы раздела веществ
различной природы. Широкое использование образцов из спрессованных
порошков увеличило влияние поверхностных эффектов. Раньше считалось, что
отрицательный температурный коэффициент электросопротивления всегда
является объемной характеристикой; сейчас хорошо известно, что это отнюдь
не так. Явление выпрямления переменного тока с самого начала было
совершенно правильно отнесено к числу поверхностных или пограничных
явлений, однако много недоразумений вызвали фотогальванический эффект и
фотопроводимость.
Небольшое число полупроводников удалось исследовать на образцах,
изготовленных из естественных кристаллов, например сернистый свинец
(галенит), однако степень чистоты таких образцов была известна
недостаточно точно. Новую фазу в исследовании это-
*¦) Эти работы качались около 1920 г., некоторые из них описаны Полем в
работе [12]; см. также книгу Мотта и Герни [23].
1. Простейшие свойства полупроводников
21
го класса веществ открыла возможность выращивать искусственные
монокристаллы некоторых полупроводников. В данной книге в основном
освещаются работы именно этого периода. Исследование монокристаллов
позволило не только отделить объемные свойства от поверхностных, но и
значительно более подробно изучить поверхность полупроводников, а также
переходную область между двумя различными полупроводниками или между
полупроводником и металлом. Эти исследования убедительно показали,
сколько ошибочных результатов можно получить, если не принимать во
внимание свойства поверхности полупроводников, например, при изучении
поликристаллических образцов.
Позже исследование аморфных полупроводников привело к более полному
пониманию таких свойств, как высокая подвижность носителей, которые
решающим образом зависят от качества изучаемых кристаллов, и других,
более фундаментальных свойств, которые не зависят от дальнего порядка.
1.2. Применение полупроводников
Первым важным техническим применением полупроводников было изготовление
выпрямителей переменного тока низкой частоты. Такие выпрямители на основе
селена были изготовлены Фриттсом
[13] еще в 1886 г., хотя широкое применение в электротехнике и
электронике они получили значительно позже. Медно-закисные (купроксные)
выпрямители были введены Грондалем и Гейгером
[14] в 1927 г. и получили в то время широкое применение в качестве
маломощных выпрямителей для зарядки батарей аккумуляторов, питания схем
безпроволочной связи и т. д. Примерно тогда же была начата промышленная
разработка селеновых выпрямителей. В настоящее время последние уже в
значительной мере вытеснили медно-закисные выпрямители из обычного
электронного оборудования. Развитие выпрямительной техники привело к
появлению большого количества работ, посвященных изучению селена и закиси
меди. Несмотря на это, наши знания об основных физических свойствах этих
полупроводников весьма скудны по сравнению с теми сведениями, которыми мы
располагаем в настоящее время о таких полупроводниках, как германий и
