ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Водородоподобная модель простых донорных и акцепторных центров из "Структура и симметрия кристаллов" Интересно, что, создавая первые сверхчистые материалы — полупроводники в конпе 30-х годов, химики-технологи и металлурги еще не имели никакого представления об огромной степени влияния примесей на характер проводимости этих кристаллов, в результате чего, например, кристаллы германия получались, имея то электронную, то дырочную проводимости (естественно, что сами эти термины появились позднее). Одно из важных открытий в этой области было сделано способом, который применялся в XIX веке ученый-металлург Дж.С.Скафф обнаружил, что некоторые слитки Се, только что извлеченные из печи, пахнут фосфором Сопоставление наличия данной примеси с типом проводимости (электронная) сразу позволило продвинуться в области физической химии данных веществ. [c.254] Энергия ионизации примесного атома должна быть намного меньгне, чем энергия ионизации атома водорода. Действительно, входящая в (10.29) диэлектрическая проницаемость в полупроводниках значительно превышает единицу (esi = ИД Ge = 16), а эффективная масса электронов в них сугцественно ниже по сравнению с массой свободного электрона msi 0,2то, тсе 0,1шо. [c.255] Аналогичная модель применима и для акцепторных примесей. Такие примеси образуются растворением в германии или кремнии элементов III группы Периодической системы, образуюгцих трехвалентные ионы В, А1, Ga, In. Естественно, что эффективная масса дырок в этом случае будет отличаться от электронной. Реальные значения энергии ионизации донорных и акцепторных примесей в полупроводниках приводятся в табл. 10.1. [c.255] Из табл. 10.1 следует, что энергии ионизации различных примесей, растворенных в одном и том же кристалле, близки, что позволяет сделать вывод о состоятельности водородоподобной модели. [c.255] Из (10.29) понятно, что радиус орбиты электрона или дырки в полупроводнике значительно увеличен по сравнению с атомом водорода и может составлять несколько десятков ангстрем, и, следовательно, размер такого водородоподобного атома формально может быть много больше элементарной ячейки. [c.256] Сравнивая значение энергии, которое может иметь электрон (или дырка) при комнатной температуре /гвГ(ЗООК) = 0,026 эВ, с энергией ионизапии донора (акпептора), можно сделать заключение о том, что в этом случае проводимость легированных кристаллов будет заметной в отличие от чистых кристаллов. [c.256] Физически результат (10.46) означает, что при низких температурах примесный уровень ионизирован частично, и число электронов в зоне проводимости будет экспоненпиально нарастать с увеличением температуры. [c.258] Тем самым можно сказать, что в указанной области температур все электроны донорного уровня оказываются в зоне проводимости, вследствие чего проводимость будет носить чисто примесный характер. Из соотношения (10.48) также следует, что в этом случае должна отсутствовать температурная зависимость конпентрапии электронов в зоне проводимости (температурная зависимость проводимости также слабо выражена). [c.258] Вернуться к основной статье