Электрохимия полупроводников. Батенков В.А. - 8 стр.

                     2. Структура монокристаллов
      Электропроводность полупроводников в сильной степени зависит от совершенства их
кристаллической структуры. Практическое применение в основном имеют полупроводники, вы-
ращенные в виде монокристаллов. Из широкого многообразия кристаллических структур боль-
шинство важных полупроводников образуют из правильных тетраэдров кубическую гранецен-
трированную решётку: элементные – решётку алмаза, многие бинарные соединения AIIIBV – ре-
шётку сфалерита (цинковой обманки). Для обозначения граней кристалла и иных плоскостей,
рассекающих кристаллическую решётку, с 1839 г используют индексы Миллера. Грани куба
(рис. 1) в координатах x, y, z имеют индексы (100), (010), (001), диагональные плоскости –
(110), (101), (011), тройная – (111). Нуль 0 соответствует случаю, когда грань или плоскость
сечения параллельна оси координат. При обозначении зеркально противоположных граней и
плоскостей используют знак минуса: (1 1 1), (1 10), (100 ) и другие. Для элементных полупровод-
ников с решёткой алмаза относительная плотность связей поверхностных атомов с объёмом
полупроводника увеличивается в ряду: (100) : (110) : (111) = (1.0) : (1.41) : (1.73).
             z       (001)               z                          z
                             (010)



                             y                          y                             y

       x                             x                        x
             (100)                           (110)                      (111)

           Рис. 1. Грани и плоскости кубического кристалла и индексы Миллера
      В отличие от элементных полупроводников свойства монокристаллов полупроводнико-
вых соединений усложняются из-за наличия в них двух или более видов атомов, полярности
связей, анизотропии кристалла, отклонений от стехиометрии и т. п. Так, в кристаллах соедине-
ний АIIIВV, имеющих кубическую решетку сфалерита, атом одного вида, например, элемента
А, лежащий в плоскости (111), в одном направлении имеет три связи с тремя атомами элемен-
та В, в противоположном направлении – одну связь с одним атомом элемента В. После резки
монокристалла такого полупроводника на пластинки с ориентацией её больших поверхностей
параллельно плоскости (111) на них после травления в основном будут оставаться атомы, бо-
лее прочно связанные тремя связями с объемом. В случае, например, арсенида галлия на одной
поверхности такой пластинки будут оставаться атомы галлия, связанные с тремя объёмными
атомами мышьяка: плоскость (111)А, сторона А, галлиевая сторона. На противоположной по-
верхности пластинки будут оставаться атомы мышьяка, связанные с тремя объёмными атома-
ми галлия: плоскость (111)В, сторона В, мышьяковая сторона. Следует ожидать, что физико-
химические свойства этих противоположных поверхностей будут различными.

             3. Виды проводимости полупроводников
     В кристаллической решётке полупроводников атомы связаны двухэлектронными кова-
лентными (элементные полупроводники) или малополярными (бинарные соединения) связя-
ми (рис. 2). В металлах энергия, необходимая для перевода электрона из валентной металли-
ческой связи в междоузлие решётки, близка к энергии тепловых колебаний, около 0.03 эВ,
или меньше её. Наличие большого количества мало связанных электронов в междоузлиях
кристаллической решётки обеспечивает высокую электропроводность металлов.
     Собственная проводимость полупроводников. На рисунке 2, а стрелкой а показан пе-
реход электрона из ковалентной связи полупроводника в междоузлие его кристаллической
решётки. В отличие от металлов энергия такого перехода электрона во много раз больше, до

                                                 8