Дырки атомов

Простейшими видами дефектов, наблюдаемых даже в случае кристаллической решетки идеально чистых химических вешеств являются так называемые дефекты по Френкелю и по Шоттки. При некоторых определенных условиях атом (рассмотрим лишь случай металлической кристаллической решетки, так как для других типов решеток картина будет аналогичной) может покинуть занимаемый им узел в кристаллической решетке и переместиться в некоторую ее другую часть, причем так далеко, что взаимодействие между полем этого атома и полями атомов, окружающих освободившееся место, будет крайне мало. Если при этом удаленный атом займет в новом месте положение в междоузлии, то образующийся дефект, представляющий пару дырка — атом в междоузлии, не взаимодействующей между собой, будет называться дефектом по Френкелю. [c.59]

В случае прочной связи свободный электрон или дырка локализуется при ионе (адсорбционный центр), причем этот ион превращается как бы в нейтральный атом с неспаренным валентным электроном, т. е. в радикал. Если решетка кристалла состоит из многовалентных ионов, то могут образовываться не нейтральные радикалы, а ион-радикалы. Образующийся нейтральный атом (радикал), т. е. фактически свободная валентность на поверхности кристалла, может Либо прочно адсорбировать на поверхности одновалентный атом с образованием двухэлектронной связи, либо цри взаимодействии с молекулой перераспределить в ней связи по схемам, показанным на рис. 1.6. [c.23]

Потери одного электрона отрицательным ионом 7 " приводит к образованию свободной дырки, т. е. превращает в нейтральный атом Я. Свободные дырки обеспечивают дырочную проводимость кристалла. Дырка трактуется кгк свободная отрицательная валентность. [c.161]

Согласно первому механизму, атом может совершать блуждание лишь в том случае, если по соседству с ним окажется незанятый узел, так называемая вакансия (дырка). Очевидно, что создание вакансии, т. е. перевод атома из середины на поверхность тела с оставлением свободного узла, требует затраты некоторой энергии и . При температуре, приближающейся к абсолютному нулю, когда энергия тела имеет минимальное значение, число вакансий должно стремиться к нулю. Однако при любой температуре Г имеется некоторая равновесная концентрация вакансий, так как [c.267]

Энергия возбуждения электрона примеси может оказаться меньше Q, поэтому при низких температурах примесная проводимость больше собственной. Если атом примеси может принять электрон (атом—акцептор) и уровень этого электрона лежит вблизи потолка нижней зоны, то электрон из заполненной зоны может перейти к примеси. В результате в нижней зоне образуется дырка и возникает полупроводник"р-типа. [c.518]

Как показано на рис. III.7, примесные атомы алюминия и фосфора замещают атомы кремния в узлах решетки. Энергетическая однородность кристалла при этом нарушается. Атомы алюминия имеют лишь по три валентных электрона, что приводит к дефициту одного электрона в каждом занимаемом ими узле кристаллической решетки. Однако при сообщении атому алюминия небольшой энергии порядка 5,5 кДж/моль он захватывает недостающий электрон, превращаясь в отрицательно заряженный ион и образуя вблизи себя положительно заряженную дырку. Электрическая нейтральность кристалла при этом сохраняется. Аналогичное алюминию действие оказывают на свойства полупроводниковых кремний и германия примеси и других элементов, таких, как бор, галлий, индий, цинк, железо, марганец. Их называют акцепторными примесями. [c.80]

Акцепторы. Рассмотрим теперь случай, когда атом кристаллической решетки германия замещается на атом какого-либо трехвалентного элемента, например индия (рис. 29, а). Такое замещение сопровождается исчезновением одного валентного электрона, что связано с образованием двойной ненасыщенной связи (см. 8). Эта связь принадлежит к той микрообласти кристалла, в которой находится атом индия. Для того, чтобы ее переместить в любую другую область кристалла, необходимо затратить небольшую энергию, называемую в данном случае энергией активации акцепторных примесей —В результате произведенного перемещения в валентной зоне германия образуется дырка, а вблизи атома индия появляется избыточный электрон. [c.127]

Характерной особенностью полупроводников является их способность резко изменять свойства под влиянием очень малых концентраций примесей. Так, при введении очень небольшого числа атомов мышьяка в решетку германия в ней появляется на каждый атом мышьяка один избыточный электрон атом мышьяка имеет пять валентных электронов, атом германия — четыре эти четыре электрона используются на связи с четырьмя соседними, поэтому при замещении атома германия атомом мышьяка один электрон остается слабо связанным и относительно легко может перейти в зону проводимости. Таким образом введение мышьяка увеличивает электропроводность германия — в зоне проводимости оказывается больше электронов. Наоборот, при введении в решетку германия атома, имеющего всего три валентных электрона, например индия, эти примесные атомы не могут образовать четырех связей и около атома индия возникает дырка , электронная вакансия, на которую может быть вытянут электрон из зоны проводимости. Вполне возможно также, что тот или иной донор электронов помещается не в узле решетки, а в междоузлии, отдавая в зону проводимости свой электрон. Соответствующее поведение для акцептора электронов принципиально возможно, но практически почти никогда не наблюдается вследствие того, что более объемистые отрицательные ионы трудно ввести в междоузлия. [c.283]

Если у атома примеси на внешнем уровне электронов меньше, чем у атомов, образз ощих кристалл, то этот атом превращается в отрицательный нон, захватывая недостающие электроны из зоны проводимости или из валентной зоны (оставляя в ней дырки) кристалла. Это акцепторные примеси, которые уменьшают электронную, но увеличивают дырочную проводимость полупроводника. По отношению к Si и Ge такими акцепторными примесями являются атомы некоторых элементов начальных групп периодической системы, например Ga и In. [c.384]

Если рассматривать возможные изменения активности таких сплавов с точки зрения заполнения -зоны, то должны наблюдаться довольно простые закономерности. Металлы восьмой группы (Р1, Рс1, N1) содержат в -зоне в расчете на один атом - 0,6 дырки. По мере прибавления металла 16 группы эти дырки постепенно заполняются вследствие перехода в -зону внешнего -электрона металла. В результате количество дырок в -зоне должно линейно уменьшаться с увеличением процентного содержания Си, Ag, Ли. Также линейно должна изменяться каталитическая активность при некоторой критической концентрации металла 16 группы -зона полностью заполняется и в этой точке должно наблюдаться резкое изменение активности, увеличение энергии активации реакции и уменьшение магнитного момента насыщения до нуля. [c.153]

Расчеты на основе зонной теории для сплавов N1—Си показали, что заполнение -зоны никеля электронами меди должно заканчиваться при атомном содержании Си 37,5%. Действительно, если обозначить содержание никеля в сплаве через х и учесть, что на один атом никеля приходится 0,6 дырки в -зоне, то общее число дырок в -зоне будет равно 0,6 х. Содержание меди составит (100—дг), чему соответствует (100—х)Л 5-электронов. Решая равенство 0,6д = (100—х) -1, получаем критическую концентрацию меди, соответствующую полному заполнению -зоны никеля 37,5%. Таким образом, с точки зрения данной теории критическая концентрация металлов Си, Ag, Аи в сплавах должна составлять 37,5%. что противоречит практически полученной концентрации 60%. [c.153]

На рис. 121, а изображен идеальный двумерный кристалл, находящийся в равновесии при Т = 0. На рис. 121, б изображен кристалл, в котором некоторые атомы удалены от своих нормальных положений в узлах решетки и расположены на поверхности, где они образовали новый слой нормальной кристаллической решетки. В этом случае говорят об образовании дефектов по Шоттки. Если атом кристалла переходит в междоузлие (рис. 121, в), то говорят об образовании дефектов по Френкелю . Предполагается, что точки а тл Ъ расположены так далеко друг от друга, что взаимодействие между атомом в точке Ь и атомами, расположенными вокруг точки а (вакансии), отсутствуют. Таким образом, дефект по Френкелю состоит из атома в междоузлии и вакантного узла решетки, или дырки . [c.279]

Схематически влияние р-металла III группы периодической системы на проводимость полупроводника (Ое) показано на рис. 204. Захватывая электроны из о-связи Ое—Ое, атом Оа обращается в отрицательный ион, создавая этим самым электронную вакансию, или дырку . Таким образом, создается примесная проводимость полупроводников, очень сильно изменяющая их электрические свойства. Подбор донорных и акцепторных примесей показан в табл. 127, где приведена часть периодической системы Д. И. Менделеева, из которой исключены - и /-металлы, электронное строение которых является особым (гл. XII). [c.448]

Помимо структур с тетраэдрическими дырками существуют также структуры с октаэдрическими дырками. Оба типа таких дырок показаны на рис. 22.8. Октаэдрическая дырка имеет несколько большие размеры, чем тетраэдрическая, и, следовательно, в нее могут встраиваться более крупные атомы. Поскольку в кристаллах с тетраэдрической структурой на каждый атом приходятся две тетраэдрические дырки, отношение числа дырок к числу основных атомов составляет [c.395]

Во всех плотноупакованных структурах на каждый атом приходится по две тетраэдрические дырки. Чтобы яснее представить себе это, рассмотрим элементарную ячейку гранецентрированной кубической структуры (т.е. кубической плотноупакованной структуры, см. стр. 179). Соединив атом, находящийся в любой вершине куба, с тремя ближайшими к нему атомами (которые находятся в центрах смежных граней), мы получим тетраэдр, вписанный в угол элементарной ячейки внутри этого тетраэдра образуется тетраэдрическая дырка. [c.395]

В структуре рассматриваемого типа имеется по восемь тетраэдрических дырок в каждой элементарной ячейке, у каждой из ее восьми вершин. Поскольку элементарная ячейка гранецентрированной кубической структуры содержит четыре атома (см. гл. 10, стр. 171) получается, что на каждый атом такой структуры приходится по две тетраэдрические дырки. [c.395]

Ключом к пониманию работы спектрометра с дисперсией по энергии служит то, что амплитуды импульсов, производимых детектором, в среднем пропорциональны энергии входящего рентгеновского кванта. Основной процесс детектирования, с помощью которого происходит пропорциональное преобразование энергии фотона в электрический сигнал, иллюстрируется на рис. 5.17. Невозмущенный 51 (Ь1)-кристалл обладает зонной структурой (описание зонной структуры дано в обсуждении катодолюминесценции в гл. 3), в которой состояния в зоне проводимости свободны, а состояния в валентной зоне заполнены. При захвате высокоэнергетического фотона электроны перебрасываются в зону проводимости, оставляя дырки в валентной зоне. При наличии напряжения смещения электроны и дырки разделяются и собираются электродами, расположенными на поверхностях кристалла. Захват фотонов осуществляется путем фотоэлектрического поглощения. Падающий рентгеновский фотон вначале поглощается атомом кремния и испускается высоко-энергетический электрон. Затем этот фотоэлектрон по мере того, как он движется в кремниевом детекторе и испытывает неупругое рассеяние, генерирует электронно-дырочные пары. Атом кремния остается в состоянии с высокой энергией, поскольку на испускание фотоэлектрона потребовалась не вся энергия рентгеновского кванта. Эта энергия впоследствии выделяется либо в виде оже-электрона, либо в виде кванта рентгеновского характеристического излучения кремния. Оже-электрон испытывает неупругое рассеяние и также создает электронно-дырочные пары. Кванты рентгеновского излучения кремния могут повторно поглощаться, инициируя процесс снова, или неупруго рассеяться. Таким образом, имеет место последовательность событий, в результате чего вся энергия первичного фотона остается в детекторе, если только излучение, генерируемое в одном из актов [c.213]

Если к кремнию добавить алюминий, то получится полупроводник р-типа (рис. 19.23,6). Алюминий имеет на один валентный электрон меньше, чем кремний, и поэтому каждый атом алюминия создает одну электронную дырку. [c.593]

Как показано, возникновение У1-центра связано с потерей электрона одним из отрицательных ионов хлора, окружающих положительную ионную вакансию. Такая система — катионная вакансия (часто называемая положительной дыркой) — атом хлора — стабильна и электрически нейтральна. Атом хлора находится в равновесии с окружающими катионную вакансию пятью ионами хлора, а пять электронов, принадлежащие этим ионам, в действительности распределены (размазаны) по шести ядрам. При нагревании до нескольких сотен градусов Цельсия Р- и 1 1-центры, созданные излучением, исчезают, так как электроны уходят из своих ловушек (/"-центры) и присоединяются к электронно-дефицитным Угцентрам (окраска пропадает). [c.356]

Рассмотренная зонная схема для случая реальных тел неприемлема, если не учитывать наличия дефектов в кристаллической решетке. Простейшими видами дефектов, наблюдаегных даже в случае кристаллической решетки идеально чистых химических веществ, являются так называемые дефекты по Френкелю и по Шоттки. При некоторых определенных условиях атом может покинуть занимаемый им узел в кристаллической решетке и переместиться в некоторую ее другую часть, причем так далеко, что взаимодействие между полем этого атома и полями атомов, окружающих освободившееся место, будет крайне мало. Если при этом удаленный атом займет в новом месте положение в междоузлии, то образующийся дефект, представляющий в междоузлии пару дырка — атом, не взаимодействующие между собой, будет называться дефектом по Френкелю. Чтобы не путать понятие дырки , образованной отсутствием структурной единицы решетки и отсутствием электрона, нехватку атома (или иона) называют вакансией. [c.68]

Если в собственно полупроводник ввести акцепторную примесь, например в германий ввести атом галлия, у которого лищь три валентных электрона, то к нему от германия перейдет один из электронов, и в валентной зоне появится дырка. Условием такого перехода является близость энергетического уровня примеси, располагающегося в запрещенной для германия зоне, к верхнему уровню валентной зоны германия. Концентрация дырок в этом случае становится преобладающей, и собственно полупроводник превращается в примесный полупроводиик р-тла, или в р-полупроводник. Для полупроводников с примесной проводимостью пфрфп[ и вместо (5.46) следует писать [c.139]

СЯ для образования ковалентных связей в кристаллической структуре кремния, у фосфора остается еще один электрон. При наложении на кристалл электрического поля этот электрон может смещаться в сторону от атома фосфора поэтому говорят, что фосфор является донором электронов в кристалле кремния. Для высвобождения донируемых электронов требуется лищь 1,05 кДж моль эта энергия превращает кристалл кремния с небольшой примесью фосфора в проводник. При введении в кристалл кремния примеси бора возникает противоположное явление. Атому бора недостает одного электрона для построения необходимого числа ковалентных связей в кристалле кремния. Поэтому на каждый атом бора в кристалле кремния приходится одна вакансия на связывающей орбитали. На эти вакантные орбитали, связанные с атомами бора, могут быть возбуждены валентные электроны кремния, что дает возможность электронам свободно перемещаться по кристаллу. Подобная проводимость осуществляется в результате того, что на вакантную орбиталь атома бора перескакивает электрон соседнего атома кремния. Вновь образовавшаяся вакансия на орбитали атома кремния тут же заполняется электроном со следующего за ним другого атома кремния. Возникает каскадный эффект, при котором электроны перескакивают от одного атома к следующему. Физики предпочитают описывать это явление как движение положительно заряженной дырки в противоположном направлении. Но независимо от того, как описывается это явление, твердо установлено, что для активации проводимости такого вещества, как кремний, требуется меньше энергии, если в кристалле содержится небольшое количество донора электронов типа фосфора либо акцептора электронов типа бора. [c.632]

Известно, что бор ча Стично растворяется в решетке, о.бразуя раствор замещения, а частично локализуется на границах кристаллитов, находясь как в атомарном состояиии, так и в виде вкраплений фазы карбида бора. Каждый атом замещеиия создает в валентной зоие одну дырку, тем самым изменяя концентрацию носителей заряда. Однавременно р.аств.орен1ие бора в решетке должно вызвать дополнительное рассеяние и соответственно уменьшение эффективной длины свободного пробега носителей заряда. В отличие от этого бор, находящийся на границах кристаллитов, не изменяет концентрацию носителей заряда и, очевидно, не влияет на их рассеяние (это предположение справедливо до тех пор, пока [1], существованием другой фазы можно пренебречь). [c.163]

В связи с тем, что методы определения фактора устойчивости основаны на определении относительной оценки размеров асфаль-теновых частиц, а атом ванадия в ванадилпорфиринах, согласно [116], служит координационным центром в молекулах асфальтенов, наши положения о связи комплексообразующей способности исследуемых реагентов с ванадилпорфиринами нефтей и их влиянием на физико-химические свойства нефтей вполне правомерны. Анализ литературных данных также свидетельствует о существенном влиянии МПФ на структуру асфальтенов [84]. Ванадил-порфириновый комплекс соединяет листы — блоки конденсированных ароматических структур с атомами ванадия в азотной дырке . Поэтому, по предположительному структурно-молекулярному представлению, ванадил- и никельпорфирины не только являются составной частью молекул асфальтенов, но и выполняют связующую роль в процессе образования трехмерной структуры асфальтенов и двухмерных строительных блоков. Согласно [116], схематически можно представить соединения ванадилпорфирино-вого комплекса с конденсированными ароматическими блоками асфальтенов. Асфальтены можно, по-видимому, рассматривать как перекрестно связанные или ассоциированные конденсаты мульти-компонентных систем, включающих индивидуальные молекулы ароматических, порфириновых и нафтеновых циклов и гетероциклов. В благоприятных химических или физических условиях эти элементы соединяются мостиками или связями, образуя молекулы. Атомы таких металлов, как ванадий и никель могут участвовать и углеводородной или гетероциклической системе. [c.149]

Вместе с тем адсорбированный атом может вызвать образование электронов проводимости. Пусть, например, атом натрия адсорбируется на поверхности хлористого натрия вблизи иона хлора. Для увеличения связи этот атом может отдать свой электрон одному из положительных ионов решетки. В результате в решетке возникнут нестехиомегричность и электронная проводимость. Введение бора в кремний приводит к образованию ненасыщенного атома кремния, так как валентность бора меньше валентности кремния. Свободная валентность соседнего с бором ненасыщенного атома кремния может захватывать электрон от других атомов кремния. В результате происходит миграция этой свободной валентности по решетке. Если такая валентность окажется на поверхности твердого тела, то она сможет связать адсорбированный атом или молекулу. Естественно, что вследствие образования такой связи молекула может активироваться. Электроны проводимости и дырки как адсорбционные и каталитические центры отличаются от обычных центров, так как они подвижны и их число зависит от температуры. [c.412]

Некоторые элементарные металлоиды отличаются полупроводниковыми свойствами. Эти свойства обусловлены особым состоянием электронов в кристаллической решетке полупроводников. Каждый атом металлоида в кристалле связан с другими атомами ковалентной связью. В кристаллах полупроводников валентные электроны закреплены в атомах непрочно и под влиянием нагревания или облучения могут, возбуждаясь, отрываться от связываемых ими атомов и свободными уходить в междуузлия решетки. Наличие свободных электронов в кристаллах металлоидов сообщает им некоторую электронную проводимость. При переходе электрона в свободное состояние у данного атома остается свободная орбиталь или так называемая д ы р к а . Эта дырка может заполниться при перескоке валентного электрона соседнего атома, в котором тогда возникает новая дырка. Если при наложении электрического поля свободные электроны будут передвигаться к положительному полюсу, то дырки будут передвигаться к отрицательному полюсу. Это передвижение дырок, равносильное передвижению положительных зарядов, сообщает кристаллам металлоидов еще так называемую дырочную проводимость. В совершенно чистом полупроводнике в каждый данный момент число дырок равно числу свободных электронов. Однако вследствие того, что подвижности электронов и дырок различны, значения электронной (п) и дырочной (р) проводимости в общей электропроводности чистого металлоида (значение которой очень невелико) не равны друг другу. Соотношение между числами свободных электронов и дырок в кристалле металлоида можно изменить, если в металлоид ввести даже очень незначительную примесь другого металлоида или, наоборот, металла. Пол у проводимость отличается от обычной металлической электропроводности не только своей малой величиной. Она увеличивается с повышением температуры и сильно зависит от освещения полупроводника. Наиболее же существенным признаком полупрово-димости является крайняя чувствительность к наличию примесей даже в самых ничтожных количествах. [c.44]

Акцепторная примесь. В этом случае примером могут служить атомы бора, если их использовать в качестве добавки к тому же полупроводнику — германию. Бор — элемент П1 группы. Его атом содержит 3 валентных электрона (...2s 2p ), т. е. меньше, чем атом германия (...4s4p ). Входя в состав кристаллической решетки германия, атом бора стремится захватить недостающий ему четвертый электрон у соседнего атома германия, у которого в результате этого возникает дырка. Дырка под воздействием электрического поля перемещается по кристаллу, создавая положительную (дырочную) проводимость. Внедрившийся же атом бора остается закрепленным в решетке германия. Такую же дырочную проводимость германию сообщают и другие элементы П1 группы (А1, Ga, In). [c.457]

Если у атома примеси на внешнем уровне электронов больше, чем у атомов, образующих кристалл, то этот атом превращается в положительный ион, переводя лишние электроны в зону проводимости кристалла и заполняя и 4и дырки в валентной зоне. Это донорные примеси, которые увеличивают электронную проводимость полупроводника и уменьшают его дырочную проводимость. У алмазоподобных структур полупроводников, как у Si и Ge, такими донорийми примесями являются As, Sb, Se, т. е. атомы элементов V—VHa-rpynn. [c.286]

Если у атома примеси на внешнем уровне электронов больше, чем у атомов, образующих кристалл, то этот атом превращается в положительный ион, переводя лишние электроны в зону проводимости кристалла и заполняя ими дырки в валентной зоне. Это донорнь1в примеси, которые увеличивают электронную проводимость полупроводника и [c.383]

При переходе электрона к атому бора последний заряжается отрицательно, а вблизи атома кремния, откуда ушел электрон, локализуется дырка. Примеси, ведущие себя в кремнии подобно бору, называются акцепторами. Уровень энергии акцепторного атома располагается внутри зоны запрещенных энергий вблизи потолка валентной зоны и отделен от последней энергетическим зазором Д а (энергией активации акцептора) (рис. 133, б). Возбуждение электрической проводимости связано с захватом валентного электрона кремния акцепторной примесью и появлением дырки в валентной зоне. При этом электроны в зоне проводимости отсутствуют. При приложении внешнего электрического поля дырки в валентной зоне перемещаются за счет скачкообразного перехода электронов, как это происходит в собственном полупроводнике. Полупроводник, легированный акцепторной примесью, обладает только дырочной проводимостью и называется полупроводником р-типа (от positive — положительный). Электрическая проводимость описывается уравнением [c.315]

Галогениды серебра обладают эффектом фотопроводимости. Считается, что освещение галогенида серебра перебрасывает фотоэлектроны из валентной зоны в зону проводимости галогенида (см. разд. 8.9.2). Механизм образования свободного серебра в этом случае включает миграцию фотоэлектронов и внедренных ионов серебра в избранные точки на зерне, а затем появление свободных атомов серебра в результате соединения ионов и электронов. Образовавшиеся таким образом свободные атомы серебра действуют как эффективные ловушки возникающих впоследствии фотоэлектронов, и новые ионы серебра превращаются в нейтральные атомы вблизи того места, где появился первый атом. Поэтому крупицы серебра растут в отдельных исходных точках. Остающиеся после отрыва электронов положительно заряженные дырки могут обладать некоторой подвижностью и диффундировать к поверхности галогенидосеребряных зерен, выделяя свободный галоген. На рис. 8.14 показан механизм образования изображения, базирующийся на представлениях Гёрни и Мотта. Альтернативная схема, предложенная Митчеллом, предполагает первоначальный захват электрона ионом Дg+ с последующей адсорбцией Ag+ на растущей крупице серебра для захвата возникающих позже электронов. В обоих случаях основные процессы аналогичны. Стадии до образования крупицы из двух атомов обратимы, что согласуется с экспериментальным фактом стабильности скрытого изображения лишь при формировании агрегатов из более чем двух атомов (см. выше). [c.247]

Почти в то же время Льюис предложил связать понятие кислоты и основания с характером акцептора или донора электронов кислотой называется молекула, атом или ион, которые имеют электронную дырку кислота — акцептор электронов, или, иными словами, элек-трофилышй агент. Основанием называется молекула, атом или ион, имеющие одну или несколько пар свободных электронов основание — донор электронов, или, иначе, нуклеофильный агент. Многочисленные примеры акцепторов и доноров электронов были рассмотрены ранее (стр. 60). По Льюису, протон — кислота, так как он не имеет электрона на внешней оболочке аммиак NH3 — основание, потому что атом азота этой молекулы обладает парой свободных электронов . [c.228]

На рис. 72 изображены схемы появления дырки в атомной решетке элементарного полупроводника и возникновение электрона проводимости. Электрон, появившийся в междоузлии, является подвижным носителем заряда. Такие электроны, как и дырки, могут свободно пе-ремеш,аться по кристаллу (диффундировать). Если поместить кристалл в электрическое поле с напряжением, падающим справа налево, то свободный электрон приобретает направленное движение против [c.237]

Если вводить в кристаллическую решетку германия (кремния) атом галлия или другого элемента 11IA подгруппы, то у атома замещающей примеси не хватит одного электрона для осуществления четырех нормальных связей с соседними атомами германия. Одна из связей будет незаполненной (одноэлектронной), но атом галлия и смежный с ним атом германия будут электронейтральными. Однако при небольшом возбуждении электрон из какой-либо нормальной соседней связи между атомами германия может перейти в место незаполненной связи. Тогда у атома галлия появится отрицательный заряд, а где-то вблизи возникнет дырка (рис. 74). Таким легированием германия (кремния) элементами IIIA подгруппы можно повышать концентрацию дырок, которые станут основными носителями подвижных зарядов, а электроны — неосновными. Так как энергия возникновения дырки вблизи акцепторной примеси Д а тоже порядка сотых долей электрон-вольта, то появление галлия в решетке германия как примеси замещения, по-видимому, приводит к появлению локального уровня Ец вблизи верхнего края валентной зоны (рис. 74,6). Уже при невысокой температуре электроны из валентной зоны переходят на этот акцепторный уровень оставляя дырку в валентной зоне. Полупроводники с избытком дырок (с акцепторными примесями) называются дырочными или р-типа полупроводниками (от лат. positive — положительный). [c.240]

В физике ТВ. тела П. наз. кристаллические в-ва, имеющие электрич. св-ва, промежуточные между св-вами металлои и полупроводников. В отличие от полупроводников П. обладают злектрич. проводимостью при абс. нуле т-ры, а уд. проводимость их в 10 — 10 раз меньше, чем у металлов. Кроме того, в отличие от металлов проводимость П. возрастает с т-рой. Типичные П.— Bi, Sb, As, графит. В рамках зонной теории тв. тела электрич, св-ва П. объясняются небольшим перекрыванием зоны проводимости и валентной зоны. Даже при ОК часть электронов валентной зоны переходит в зону проводимости, образуя дырки в валентной зоне. С повышением т-ры число носителей тока (электронов и дырок) возрастает, однако оно остается небольшим (10 на атом). [c.472]

Ц. о. могут быть разрушены при наф. (термич. обесцвечивание) или воздействии света, соответствующего спектральной области поглощения самих Ц. о. (оптич. обесцвечивание). Под действием тепла или света один из носителей заряда, напр, электрон, освобождается из захватившего его дефекта и рекомбинирует с дыркой. В кристаллах галогенидов щелочных металлов F-центр обусловливает селективную поло поглощения колоколообразного вида, обычно в видимой области спектра, смещающуюся для кристаллов с одинаковыми анионами (катионами) и разными катионами (анионами) в сторону длинных волн при увеличении ат. м. катиона (аниона). Напр., в Na l F-полоса имеет максимум поглощения в синей области спектра (А, 465 нм) и цвет кристалла - желто-коричневый, в КС1 - в желт -зеленой области (А, 563 нм) и кристалл выглядит фиолетовым. [c.343]

При наличии очень небольших, но контролируемых количеств примесей в правильной кристаллической решетке, либо при небольшом избытке одного из компонентов твердого вещества, или же просто при наличии вакансий в кристаллической решетке образуются так называемые дефектные кристаллы. Каждый из таких дефектов— примесь, избыточный компонент или вакансия — обусловливает недостаток или избыток валентных электронов, необходимых для образования связи между частицами кристалла, и поэтому придает веществу новые свойства. Например, в кристалле элементарного кремния атом кремния может быть замещен атомом алюминия, что обусловливает недостаток в один электрон, поскольку атом алюминия имеет только три валентных электрона, а атомы кремния — четыре. Появление в решетке атома, которому недостает валентных электронов для образования должного числа ковалентных связей, приводит к образованию электронной вакансии, или так называемой дырки. При наложении на кристалл электрического потенциала дырка начинает мигрировать и в результате у кристалла появляется особый вид электропроводности подобные кристаллы называют полупроводниками. Если замещающий атом обладает избытком электронов, лишние электроны не принимают участия в образовании ковалентных связей и могут свободно перемещаться по кристаллу под влиянием приложенного внешнего потенциала. Такой полупроводник относится к п-типу (его проводимость обусловлена наличием свободных отрицательных зарядов, отрицательный по-английски negative), а полупроводники с недостатком электронов относятся к р-типу (их проводимость обусловлена наличием свободных положительных зарядов — дырок, положительный по-английски positive). Строение полупроводников этих типов схематически изображено на рис. 10.22. [c.183]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология