Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 6 стр.

   ЭЛЕМЕ НТЫ ФИЗИКИ ПОЛУПР ОВОДНИКОВ

                              1 . Полупроводники

      По электрофизическим свойствам вещества и материалы разделяют на три класса: метал-
лы, полупроводники и диэлектрики [1-4]. У металлов удельное сопротивление ρ малό, при ком-
натной температуре – в пределах от 10–6 до 10–4 Ом·см. Например, удельное сопротивление се-
ребра составляет 1.58·10–6 Ом·см, сплава нихрома – 1.05·10–4 Ом·см. Вещества с удельным со-
противлением от 10–4 до 1010 Ом·см относят к полупроводникам, с удельным сопротивлением
более 1010 Ом·см – к диэлектрикам. Так, удельное сопротивление нелегированного германия со-
ставляет 47 Ом·см. С увеличением концентрации примесей оно уменьшается до 10–4 Ом·см.
      Качественным признаком, отличающим металлы от полупроводников и диэлектриков,
является разная зависимость удельного сопротивления от температуры. У металлов с ростом
температуры удельное сопротивление увеличивается, а у полупроводников и диэлектриков
оно наоборот уменьшается. Для удельной проводимости σ = 1/ρ зависимость обратная. При
повышенной температуре полупроводник может вырождаться, и тогда он ведёт себя как ме-
талл. Качественного различия между диэлектриками и полупроводниками нет.
      Итак, полупроводники – это обычно твёрдые вещества, имеющие при комнатной тем-
пературе удельное сопротивление в пределах от 10–4 до 1010 Ом·см, которое с ростом темпе-
ратуры, как правило, уменьшается, а с её понижением – увеличивается. Удельное сопротивле-
ние полупроводника сильно зависит от совершенства его кристаллической структуры, вида и
количества примесей в нём, освещения, температуры, давления, радиации.
      Виды полупроводников. Полупроводниками могут быть простые вещества и химиче-
ские соединения. Элементными полупроводниками являются некоторые кристаллические
модификации следующих простых веществ: бора, углерода, кремния, фосфора, серы, герма-
ния, мышьяка, олова, сурьмы, селена, теллура, йода. Соединений, обладающих полупро-
водниковыми свойствами, много, значительно больше (на несколько порядков), чем метал-
лов и элементных полупроводников. Среди них различают бинарные, тройные и более слож-
ные полупроводниковые соединения.
      Бинарные полупроводники – это соединения двух элементов или одной группы перио-
дической системы элементов типа AIVBIV (карбид кремния SiC) или двух разных групп. По-
следних намного больше. Это, например, соединения типа AIIIBV – соединения бора, алюми-
ния, галлия, индия с азотом, фосфором, мышьяком и сурьмой; соединения типа AIIBVI,
AIIIBVI, AIVBVI – оксиды, сульфиды, селениды и теллуриды элементов II группы (цинка,
кадмия, ртути), III группы (галлия, индия и таллия), IV группы (германия, олова и свинца).
      Физические свойства ряда элементных и бинарных полупроводников приведены в таб-
лице 1 [2, 4-6]. В ней используются следующие обозначения: А или М – атомная или молеку-
лярная масса, ρ – плотность, а – постоянная решетки, Тпл – температура плавления (она зави-
сит от давления летучего компонента), ∆Eg – ширина запрещённой зоны, ρi – удельное сопро-
тивление собственного полупроводника, µ и md*/mo – подвижность и эффективная относи-
тельная масса электронов е– и пазонов е+, εs/εo – относительная диэлектрическая постоянная.
      Тройные полупроводники – это соединения обычно типа AIIBIVCV2, где А – Zn или Cd,
В – Ge, Si или Sn, С – As или P. Например: ZnGeP2 (∆Eg = 2.2 эВ), ZnSiAs2 (2.1 эВ), ZnSnP2
(2.1 эВ), ZnGeAs2 (от 0.6 до 1.1 эВ), CdGeP2 (1.8 эВ), CdSnP2 (1.5 эВ), CdGeAs2 (0.53 эВ),
CdSnAs2 (0.23 эВ). Другой тип – AIBIIICVI2: AgInSe2 (1.2 эВ), AgGaS2 (2.7 эВ), CuAlS2 (3.5 эВ).
      Большой практический интерес представляют тройные соединения типа (A1)х (A2)(1-х) B
и A(B1)х (B2)(1-х), содержащие переменные количества двух элементов одной группы. Напри-
мер: AlxGa(1-x)P, Alx Ga(1-x) As, Gax In(1-x)P, GaPx As(1-x), InPx As(1-x) и т. п.
      Полупроводниковыми свойствами обладают также некоторые органические соедине-
ния, такие как фталоцианы, нафталин, антрацен, нафтацен и другие.

                                              6