Основы физики и химии полупроводников. Яценко О.Б - 26 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

26
В кристаллах, состоящих из атомов нескольких сортов, точечными
дефектами могут служить атомы, занимающие узлы чужой подрешетки
(антиструктурные дефекты). Повышение концентрации таких дефектов
соответствует начальной стадии разупорядочения.
Примесные атомы как внедренные в междоузлия, так и располагаю-
щиеся в узлах, сами являются точечными дефектами решетки и оказывают
существенное влияние на концентрацию собственных дефектов решетки,
повышая иногда концентрацию последних на несколько порядков. Так, на-
пример, в чистых кристаллах NaCl концентрация вакансий V
Na
и V
Cl
опре-
деляется из закона действующих масс для реакции образования дефектов
Шоттки:
[
]
[
]
(
)
Na Cl
expVV A UkT=−
. (3.5)
Из условия электронейтральности:
[
]
[
]
(
)
NaCl
2expVV A UkT== −
. (3.6)
Сопоставляя полученное выражение с формулой (3.3) и учитывая, что
в кристалле NaCl число узлов для Na и Cl одинаково, получим А = 1.
В кристалле NaCl с примесью СаС1
2
ионы Са
2+
замещают ионы Na
+
и
должны быть дополнительно нейтрализованы катионными вакансиями V
Na
(образование междоузельных ионов Cl
-
энергетически менее выгодно). Ус-
ловие электронейтральности приобретает вид:
[V
Na
] = [V
Cl
] + [Ca
2+
].
Из уравнения (5) для концентрации катионных вакансий следует:
[]
()
2+ 2+
Na
1 2 Ca 1 4 Ca 2expVAUkT
⎡⎤ ⎡⎤
== +−
⎣⎦ ⎣⎦
. (3.7)
По мере понижения температуры концентрация V
Na
приближается к
концентрации примеси, а концентрация V
Cl
становится ниже, чем в чистых
кристаллах NaCl. Влияние примеси на концентрацию вакансий становится
незаметным лишь в случае высоких температур и слаболегированных кри-
сталлов, когда концентрация дефектов Шоттки превышает концентрацию
примеси. Для сильнолегированных кристаллов, вплоть до температуры
плавления, концентрация катионных вакансий равна концентрации двух-
валентной примеси, а анионные вакансии практически отсутствуют.
Нейтрализация заряженных точечных дефектов возможна не только с
помощью других дефектов решетки, но и с помощью соответствующих
искажений электронной структуры кристалла – чаще всего электронов в
зоне проводимости или дырок в валентной зоне. В первом случае заряжен-

Страницы