Примесные донорные и акцепторные свойств

Возможен также другой механизм, прн котором атомы примеси, не замеш,ая собственные атомы, внедряются в междуузлие кристаллической решетки. В этом случае электроны примесных атомов уже не участвуют в образовании валентных химических связей, а принадлежат только данному атому. Отсюда следует, что при любой валентности примесных атомов все их электроны находятся на невозбужденных орбитах. При таком положении вещей донорные или акцепторные свойства примесных атомов не зависят прямым образом от их валентности, а определяются электроотрицательностью. Если электроотрицательность примесных атомов больше, чем основных атомов решетки, то примесь обладает акцепторными свойствами. При обратном соотношении в электроотрицательностях атомы примеси являются донорами. [c.129]

Все атомные дефекты, взаимодействуя с электронами проводимости или дырками, в зависимости от их химической природы могут проявлять донорные или акцепторные свойства, аналогичные свойствам примесных атомов. Так, если внешняя электронная оболочка междуузельных атомов заполнена меньше чем наполовину, как в случае электроположительных элементов, атом склонен терять эти электроны, передавая их в зону проводимости кристалла и превращаясь в положительный ион. При этом атом действует как донор. В противном случае междуузельные атомы предпочтительнее превращаются в отрицательные ионы, играя роль акцепторов. [c.41]

Помимо внутренних полупроводников, существуют также полупроводники внешнего или примесного типа. Полупроводниковые свойства возникают, когда имеются посторонние атомы, которые либо замещают часть атомов основной решетки, либо находятся в пустотах решетки-хозяина и могут вести себя как доноры или акцепторы. На рис. 28 изображена схематически возможная диаграмма уровней энергии для полупроводника, содержащего примеси п- и р-типа. Для случая, когда число донорных центров превышает число акцепторных центров, число электронов, возбужденных в зону проводимости, пропорционально фактору больцмановского распределения между донорными уровнями и зоной проводимости. Таким образом, [c.101]

Очевидно, что эти эффекты непосредственно связаны с донорным характером примесного атома. Если провести аналогичные расчеты для примесного атома, обладающего акцепторными свойствами, то получатся противоположные результаты, т. е. концентрации отрицательно заряженных собственных дефектов (вакансий, электронов) уменьшатся, а концентрации положительно заряженных дефектов (дырок) увеличатся. [c.257]

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]

В гетерогенном катализе и явлениях люминесценции наличие электронных дефектов и посторонних атомов также играет очень большую роль. В случае катализа отклонения от стехиометрии приводят к появлению акцепторных или донорных уровней, в результате чего электрон легко передвигается к адсорбированным веществам или от них. Эти свойства, как мы уже упоминали, можно изменить введением посторонних ионов. Появление ионных дефектов на поверхности или вблизи нее также имеет некоторое значение в каталитических процессах. Эти и сходные явления рассмотрены в гл. 15. При люминесценции (см. гл. 3) локализованные электронные ловушки, возникающие при замещении атомов основной решетки примесными атомами, оказывают существенное влияние на характеристики свечения фосфоров. [c.78]

Таким образом, в рассмотренном примере примесь алюминия, имеющего в нейтральной форме больше валентных электронов, чем замещаемый им магний, обладает свойствами донора примесь лития, имеющего меньше валентных электронов, чем магний,— свойствами акцептора в соответствии со сформулированным выше правилом. Оба рассмотренных примера валентного кристалла Ge и ионного кристалла MgO показывают, что, несмотря на существенно различный характер распределения электронной плотности, свойства донорных и акцепторных примесей в них вполне аналогичны. Реакции ионизации примесных центров (1.6) — (1.9) в обоих типах кристаллов выражаются сходными уравнениями и могут быть записаны в обобщенной форме [c.36]

Решения, полученные в данном разделе, имеют чрезвычайно важное значение для физикохимии полупроводников. Они пока-зывают, что в области примесной разупорядоченности концентрации электронов проводимости или дырок, а следовательно, величина и характер электропроводности полупроводников могут регулироваться содержанием донорной или акцепторной примеси. Легирование полупроводников необходимым количеством подходящих примесей позволяет создавать нужную концентрацию носителей тока и поэтому является одним из важнейших путей получения материалов с заданными физико-хими-ческими свойствами. [c.109]

В предыдущей главе при описании зарядовых состояний примесных центров в полупроводниках мы подразделяли их на донорные и акцепторные. Напомним, что свойствами доноров обладают примеси, имеющие большее число валентных электро- [c.136]

До сих пор мы имели дело с механизмами образования дефектных структур, в которых донорные или акцепторные уровни являлись примесными, а вакансии отражались на механических свойствах, [c.385]

До сих пор мы имели дело с механизмами образования дефектных структур, в которых донорные или акцепторные уровни являлись примесными, а вакансии отражались на механических свойствах, на рассеянии носителей и т. д., но обычно не создавали донорных и акцепторных уровней. [c.556]

Методы анализа, основанные на определении физических свойств твердого вещества. Концентрацию примесных элементов в твердом веществе определяют часто по изменениям таких физических свойств, как электропроводность, спектры поглощения, магнитные свойства (парамагнитный и ядерный резонанс). Указанные методы имеют ряд недостатков. Прежде всего они не всегда специфичны. Например, одинаковая по величине и знаку электропроводность может быть обусловлена различными примесями или их комбинациями. Поэтому повышенное сопротивление полупроводников можно объяснить а) отсутствием определенных донорных или акцепторных примесей б) равенством их концентраций и компенсацией действия доноров и акцеп- [c.25]

Предлагается и другое объяснение аномалий электрических свойств теллура [27]. Аномалии в активности донорных или акцепторных примесных атомов, по-видимому, соответствуют различиям в механизме внедрения, которые [c.246]

В настоящем исследовании была сделана попытка сопоставить закономерности хемосорбции водорода и кислорода, характеризующихся акцепторно-донорными свойствами, при действии у-излучения на двух широко известных катализаторах окиси цинка — типичном примесном полупроводнике и окиси алюминия, приближающейся по своим свойствам к изоляторам. [c.242]

Как и собственные атомы кристалла, примесные атомы могут создавать в нем точечные дефекты. Последние при захвате или отдаче электрона переходят в ионизированное состояние, т. е. они также могут быть акцепторами или донорами электронов. При рассмотрении их донорно-акцепторных свойств можно к ним применять три полуэмпирических правила Крёгера, которые мы уже обсуждали выше. [c.14]

Закономерности, наблюдающиеся в проявлении донорных и акцепторных свойств примесями замещения , такие же, как для случая собственных атомов решетки в чужих узлах. Поведение дефектов определяется разностью чисел валентных электронов примесного атома Р и замещаемого атома. Если число валентных электронов Е больше, то он является донором и создает занятые уровни в верхней части запрещенной зоны, а если оно меньше, то Р является акцептором и создает пустые уровни в нижней части запрещенной зоны. При этом количество электронов, которое может быть отдано или принято, и тем самым количество уровней в запрещенной зоне, равно разности чисел валентных электронов. Когда атом примеси и замещаемый атом имеют одинаковые количества валентных электронов, атом примеси может создавать как пустой уровень выше середины запрещенной зоны, так и заполненный уровень ниже середины запрещенной зоны или оба эти уровня одновременно. Уровни, расположенные вне запрещенной зоны, в общем могут не наблюдаться. Уровни в пределах запрещенной зоны можно обнаружить либо по оптическим свойствам (поглощение, люминесценция), либо по изменению электрических свойств (пустой уровень является ловушкой электронов, занятый — ловушкой дырок). После добавления кадмия к 2п5 (или цинка к Сс15) локальных уровней примеси не наблюдалось. Очевидно, в этом случае состояния 2п и Сс1 полностью смешиваются , давая одну общую зону [23]. [c.157]

Употребляя физическую терминологию, полученные результаты можно объяснить понижением уровня Ферми вследствие приготовления образцов в окислительных условиях и повышением уровня Ферми при приготовлении образцов в восстановительных условиях. В связи с этим обусловленные марганцем энергетические уровни, занятые при восстановительных условиях, становятся пустыми при окислительных условиях. Но заполнение уровней приводит к переходу атома (иона) в низшее валентное состояние, и наоборот. Поэтому, как показано на рис. XVI.34, окисление приводит к высокой, а восстановление к низкой валентности примеси. В разделе XVII.3 приводятся доказательства того, что этому процессу может способствовать одновременное внедрение примесных атомов другого типа с ясно выраженными донорными или акцепторными свойствами. При этом наличие донора стабилизирует высокое положение уровня Ферми и тем самым способствует понижению валентного состояния марганца, а наличие акцептора стабилизирует низкий уровень Ферми и благоприятствует повышению валентности марганца. [c.509]

Для примесных полупроводников возможны два случая. Если эффективные дефекты, возникающие под действием облучения, обладают тем же характером (донорным или акцепторным), что и существовавщие до этого дефекты или примеси, т. е. если они изменяют концентрацию основных носителей тока, то эффект облучения будет очень слаб в этом твердом теле. Концентрация нарущений, существовавщих до облучения, часто составляет 10 — 10 8 на 1 г, т. е. она больше, чем концентрация дефектов, получающихся при облучении. Если образованные дефекты оказывают влияние на концентрацию второстепенных носителей тока, то происходят очень значительные изменения в свойствах твердого тела. Действительно, если учесть, что произведение числа электронов проводимости на число дырок постоянно при данной температуре пр = N ), то изменение числа второстепенных носителей тока приведет к одновременному изменению числа главных носителей тока. Поскольку концентрация второстепенных носителей тока может быть очень низка, даже меньше 10 ° г , то возможно, что в противоположность предыдущему случаю эффекты будут значительны для относительно малых доз радиационной энергии могут наблюдаться изменения типа проводимости образца. Например, в случае германия, когда произведение пр равно 6-10 6, акцепторные уровни (вакансии), образующиеся под действием радиации, играют доминирующую роль [70]. После облучения германия -типа возникает большое число дырок в результате концентрация носителей тока п, а следовательно, и проводимость быстро убывают если доза рассеянной энергии достаточна для создания примерно Ю з эффективных акцепторных дефектов, полупроводник становится собственным полупроводником, причем его проводи- [c.217]

Вопреки мнению ряда исследователей, разрабатывающих электронную теорию катализа, тип проводимости катализатора — полупроводника при достаточно высокой температуре не может служить удовлетворительным критерием подбора, особенно если рассматривать разные вещества (а не один и тот же окисел с добавками окислов разной валентности). Как было показано, совпадение изменения каталитической активности разных окислрв с изменением типа проводимости в большинстве случаев являлось иллюзорным или случайным. Если же один и тот же катализатор модифицировать донорными или акцепторными добавками, изменения каталитической активности, обнаруженные на опыте, оказывались небольшими и не соответствовали изменению электропроводности объема полупроводника. В одних случаях это вызвано протеканием катализа в области собственной или переходной (от примесной к собственной) проводимости, в других случаях — наличием большого числа поверхностных электронных уровней, т. е. несовпадением поверхностных электронных свойств с объемными. Для некоторых низкотемпературных каталитических реакций при статистическом рассмотрении очень большого числа разных катализаторов преимущество полупроводников с определенным типом проводимости, (например, п-полупроводни-ков в разложении HaOg, р-полупроводников в разложении N2O и некоторых реакциях окисления) подтвердилось. Однако пока неясно сможет ли эта закономерность служить практическим целям подбора катализаторов1 [c.207]

Таким-образом, создается примесная проводимость полупроводников, очень сильно изменяющая их электрические свойства. Подбор донорных и акцепторных примесей показан в табл. 129, где приведена часть лериодической системы Д. И. Менделеева, из которой исключены /- и -металлы, электронное строение которых является особым (гл. X). [c.434]

Исходя из приведенных выше критериев донорной и акцепторной активности, можно ожидать, что определенный примесный атом будет в одном положении действовать как донор, а в другом как акцептор, проявляя таким образом амфотерные свойства. Такие случаи действительно известны междоузель-ная медь в PbS действует как донор, тогда как атом меди, замеш,ающий РЬ, действует как акцептор [29]. Обнаружено также, что подобным образом ведет себя Li в ZnO [32]. Si (с четырьмя валентными электронами), замещая Ga (с 3-мя валентными электронами), в GaAs действует как донор, но при замещении As (с пятью валентными электронами) действует как акцептор [21]. [c.158]

Работы по теллуриду кадмия наглядно показывают, как изучение легированного соединения позволяет найти основные параметры для чистого соединения. Теллурид кадмия кристаллизуется в структуре цинковой обманки. Ширина его запрещенной зоны равна приблизительно 1,5 эв. При избытке кадмия или примесного донора образцы dTe имеют преимущественно проводимость п-типа, а при избытке теллура или примесного акцептора — проводимость р-типа. Поведение теллурида кадмия, имеющего проводимость п-типа, очень сходно с поведением PbS п-типа в обоих случаях при температурах выше комнатной сопротивление и эффект Холла мало зависят от температуры. Измерения эффекта Холла и термо-э. д. с. при температурах ниже комнатной свидетельствуют о наличии донорных уровней, располагающихся вблизи дна зоны проводимости. Однако в образцах теллурида кадмия р-типа указанные свойства зависят от температуры гораздо сильнее, причем по температурной зависимости концентрации носителей можно сделать вывод о том, что акцепторные уровни располагаются на расстоянии 0,15—0,3 эв от потолка [c.476]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология