Материаловедение поверхности и тонких пленок. Пичугин В.Ф. - 52 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

52
3. Вакансии действуют как доноры, если число неспаренных
электронов вблизи вакансии меньше половины числа валентных
электронов, имеющихся в аналогичном месте совершенного кристалла,
и как акцепторы - в противном случае. Например, в кристалле GaAs
насыщенная связь между Ga и As создается с помощью восьми
валентных электронов. В результате вакансия галлия, окруженная
пятью неспаренными электронами атомов мышьяка, для связывания с
ними может принимать электроны, заряжаясь отрицательно и
выполняя функции акцептора. Наоборот, вакансия мышьяка,
окруженная тремя неспаренными электронами атомов галлия,
является донором.
Как уже отмечалось, часто зависимость физических свойств
кристалла от дефектов оказывается настолько сильной, что в итоге эти
свойства определяются не столько исходной структурой твердого тела,
сколько концентрацией и типом дефектов. В частности, это относится к
таким структурно-чувствительным свойствам, как электропроводность,
люминесценция и термоэлектронная эмиссия.
3.2 Квазихимический метод описания дефектов
В реальных условиях количество точечных дефектов
(собственных и примесных) в полупроводниках относительно
невелико, т. е. их концентрация много меньше числа основных атомов
в единице объема (от 10
12
- 10
13
см
-3
для очищенных материалов с
естественным уровнем остаточных примесей до 10
19
- 10
20
см
-3
для
сильно легированных полупроводников). На этом основании
реальные кристаллы полупроводников можно рассматривать как
твердые растворы, близкие по свойствам к предельно разбавленным
или идеальным растворам. Следовательно, для анализа поведения
дефектов в полупроводниках можно использовать термодинамические
соотношения из теории растворов с тем, чтобы процессы, связанные с
образованием и исчезновением дефектов, описывать при помощи
уравнений, аналогичных по форме с уравнениями для обычных
химических реакций. Подход к описанию дефектообразования в
кристаллах, базирующийся на основных положениях химической
термодинамики, называется квазихимическим методом.
Система обозначений:
М − элементарный полупроводник (например, Ge и Si);
MX − бинарный полупроводник типа A
II
B
VI
или A
III
B
V
(CdS, GaAs и др.);
М
I
и X
I
− междоузельные атомы М и X (например, Ga
1
и As
1
);
V
M
и V
X
− вакансии в подрешетках М и X(например,
Ga
V
,
As
V
);
D и А − донорный и акцепторный атомы (например, Р и В в Si);
I
M
и
I
X
− ионизованные междоузельные атомы М и X (
I
Ga
,
I
As
);

Страницы