Разупорядочение примесное

Горизонтальные участки на кривых 1—3 позволяют с уверенностью утверждать, что в этой области температур разупорядоченность примесная и соответствует истощению доноров, т. е. состоянию, когда все доноры ионизованы (см. рис. 4.2, участок И). Ниже 20—50 К концентрация носителей уменьшается, поскольку доноры становятся неионизованными (резерв доноров, участок III). Кривые 1—5 на рис. 4.3 рассчитаны по формуле (4.23) для примесной проводимости при значении эффективной массы т, равном Д массы свободного электрона, и энергии ионизации доноров 0,01 эВ. Обращает на себя внимание очень хорошее соответствие рассчитанных кривых и экспериментальных точек, полученных при измерениях эффекта Холла. [c.110]

Разупорядоченность примесных нестехиометрических кристаллов [c.159]

Проведенный анализ показывает, что любой полупроводник, содержащий фиксированную концентрацию примеси, может иметь в зависимости от температуры как примесную, так и собственную разупорядоченность. Переход от примесной разупорядоченности к собственной происходит при некоторой критической температуре Ткр, отвечающей условию [О] =2/С1(7 кр). Подставляя сюда значение из формулы (4.5), находим [c.106]

I — область собственной разупорядоченности II и III —области примесной разупорядоченности при истощении доноров или акцепторов (II) и при резерве доноров или акцепторов (III). [c.108]

Рассчитанные в данной главе концентрации электронов проводимости в зависимости от температуры, как и другие экспоненциальные функции обратной температуры, удобно изображать в координатах Аррениуса логарифм концентрации— обратная температура XjT. Преимущества таких координат становятся очевидными, если прологарифмировать формулу (4.7) для собственной разупорядоченности и (4.25)—для примесной [c.108]

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]

Несколько выше комнатной температуры кривая для образца 1 переходит в область собственной разупорядоченности и концентрация носителей резко возрастает (пунктирная прямая). Наклон этой прямой соответствует ширине запрещенной зоны около 0,7 эВ, что в 70 раз больше энергии ионизации доноров. Поэтому наклон собственного и примесного участков кривых на графиках Аррениуса так резко различен. [c.110]

Примесная ионная разупорядоченность [c.136]

Характер примесной разупорядоченности ионных кристаллов, так же как и собственной, тесно связан с особенностями энергетического спектра электронов, прежде всего с большой шириной запрещенной зоны. Если в полупроводниках наиболее энергетически выгодным способом компенсации избыточного заряда примеси является образование дополнительных электронов в зоне проводимости или дырок в валентной зоне, то в ионных кристаллах разупорядочение электронов энергетически невыгодно по сравнению с образованием ионных дефектов. [c.136]

Рассмотрим в общем случае бинарный ионный кристалл МХг, содержащий в узлах катионной подрешетки примесные катионы с валентностью 2р. При полной ионизации примесных центров эффективный заряд дефектов замещения основных катионов примесными равен Аг = 2р—2м и может быть как положительным (при 2р>2м), так и отрицательным (при 2р<2м). Поэтому условие электронейтральности примесного ионного кристалла в общем случае произвольной ионной разупорядоченности запишется в виде [c.137]

ВИЯ электронейтральности (5.21). В предельном случае высоких концентраций примеси можно считать, что избыточный заряд примесных центров (эффективный заряд дефектов замещения Аг ) целиком компенсируется эффективным зарядом собственных дефектов (вакансий или междуузельных ионов соответствующего знака). Поэтому, оставляя в уравнении (5.21) по паре компенсирующих друг друга слагаемых, для кристаллов с различными типами собственной ионной разупорядоченности получаем следующие приближенные рещения. [c.140]

Таким образом, при сравнительно низких концентрациях примеси основная ее часть находится в виде свободных дефектов замещения [Ом +], а концентрация нейтральных комплексов пренебрежимо мала. Другими словами, рассмотренный случай отвечает полной диссоциации комплексов. Здесь, однако, следует помнить о том, что концентрация примеси должна оставаться большой по сравнению с константой собственной разупорядоченности Кз, Кр или Кар, в противном случае влияние примеси вообще пропадает и в кристалле будет доминировать собственная разупорядоченность (предельный случай I в предыдущем разделе). Поэтому более строгое условие, при котором в примесном кристалле реализуется решение (5.39), следует записывать в виде [c.143]

I — область собственной разупорядоченности II и III —области примесной разупорядоченности при отсутствии ассоциации дефектов IV—VI — области примесной разупорядоченности при резерве комплексов. [c.145]

В начале данной главы отмечалось, что в кристаллах с преобладающей ионной связью основное зарядовое состояние атомных дефектов отвечает классической ионной модели, так что абсолютные значения их эффективных зарядов совпадают со значениями валентностей соответствующих элементов. Это обстоятельство учитывалось и при дальнейшем описании как собственной, так и примесной разупорядоченности ионных кристаллов, состав которых определяется точными стехиометрическими отношениями. [c.146]

Для ионных кристаллов особый интерес представляют рещения VI группы (VIA — VIP в табл. 5.4) при полной ионизации основных дефектов. Действительно, условия электронейтральности в этих случаях соответствуют примесной ионной разупорядоченности, подробно рассмотренной в разделе 5.2, и определяют концентрации доминирующих ионных дефектов практически во всех примесных кристаллах с преобладающей ионной проводимостью. [c.165]

На кривой 1 отчетливо различаются два участка горизонтальный, соответствующий собственной разупорядоченности [Vk ] = [V i+] =/ s, и наклонный, где концентрация свободных анионных вакансий уменьщается с ростом содержания стронция в соответствии с решением (5.276) для примесной разупорядоченности. [c.229]

Ячейка типа Ог, Р1 02- Р1, Ог с газовыми (кислородными) электродами и твердым электролитом с анионной проводимостью. К электролитам такого типа относятся твердые оксидные электролиты с примесной разупорядоченностью типа диоксида циркония, стабилизированного добавками оксидов металлов с меньщей валентностью (УгОз, СаО и др.). В системах такого рода число переноса ионов кислорода равно единице, причем концентрация вакансий кислорода в первом приближении не зависит от температуры и определяется содержанием стабилизирующей добавки. Поэтому в формуле (6.271) первое слагаемое в скобках обращается в нуль, и для коэффициента гомогенной составляющей термо-э. д. с. можно полагать при о = —2е [c.261]

Дж/(моль-К). Максимальные положительные. значения Д5 обычно вызваны образованием продукта с сильно разупорядоченной решеткой, причем само разупорядочение может быть собственным или носить примесный характер. Первое реализуется, например, при взаимодействии [c.42]

Подобно галогенидам щелочных металлов окись магния окрашивается в парах металлического магния. Окрашенные образцы с избытком магния имеют проводимость п-типа. Избыток кислорода (обработка MgO в кислороде при 1300° С) не создает примесных уровней. Вероятно, для М 0 не характерно разупорядочение решетки с избытком кислорода против стехиометрии. Нет надежных данных относительно подвижности носителей в окиси магния. [c.171]

К настоящему времени эффект стимулированного излучения обнаружен почти у 200 диэлектрических кристаллов с примесью ионов переходных элементов. Самым представительным классом этого ряда является класс оксидных лазерных кристаллов с упорядоченной структурой, в которых примесные ионы образуют в основном один тип активаторных центров (см. табл. 1.3). Если в этих средах основными генерирующими ионами являются трехвалентные редкоземельные ионы, то простые фторидные лазерные кристаллы такой избирательности не проявляют (см. табл. 1.1). Они, кроме трехвалентного иона хрома, используют все типы известных активаторных ионов. К настоящему времени количество синтезированных смешанных фторидных и оксидных разупорядоченных лазерных кристаллов приблизительно одинаково (см. табл. 1.2 и 1.4). [c.13]

Хотя мы будем иметь дело с кристаллами вообще, преобладающую роль в последующем обсуждении играют чистые вещества и кристаллы с небольшим содержанием примесных элементов (т. е. разбавленные твердые растворы). В связи с этим полезно различать разупорядочение в основном кристалле (так называемое собственное разупорядочение) и разупорядочение, связанное с присутствием примесных элементов. [c.150]

Поскольку механизм внедрения примесных атомов определяется типом собственного разупорядочения, а последний в кристалле простого вещества более или менее постоянен, то механизм внедрения для данного вещества также фиксирован. Единственным фактором, который может вызвать его изменение, является температура. Как будет показано в дальнейшем, это утверждение справедливо лишь тогда, когда в системе имеются примесные дефекты только одного типа. При наличии примесных атомов разных типов атомы одного из них могут влиять на механизм внедрения атомов другого. [c.263]

В германии и кремнии преобладает собственное разупорядочение типа п -= р, и поэтому внедрение примесных доноров или акцепторов происходит по простому механизму замещения (рис. XI.6, а, б). Характер изменения концентрации вакансий в области, где примесные атомы играют определяющую роль в условии электронейтральности, уже обсуждался при рассмотрении температурной зависимости влияния примесных атомов на концентрацию собственных дефектов (рис. XI.4). [c.263]

Изображенная на рис. Х1.6, виг схема применима, вероятно, также и для введения примесных доноров и акцепторов в теллур. Добавление в это вещество акцепторов вызывает увеличение проводимости р-типа, причем возникает приблизительно одна дырка на каждый атом примеси. Однако добавление таких элементов, как иод, которые, располагаясь в нормальных узлах решетки, должны действовать как доноры, также вызывает небольшое увеличение концентрации дырок [4, 5]. Если бы в этом случае наблюдалось ослабление донор-иой активности, его можно было бы объяснить внедрением с образованием вакансий, что должно происходить, если собственное разупорядочение в чистом теллуре описывается рассмотренным в разд. Х.2 условием [c.263]

На рис. XVI.2 показано решение для внедрения определенной концентрации примесного донора в гипотетическое соединение МХ с атомным разупорядочением по Шоттки. Имеется широкая область (III), где [c.443]

Рис. XVI.6. Влияние примесного донора на концентрации электронов и дырок в соединении МХ с разупорядочением по Шоттки после охлаждения (жирные линии) а — МХ с избытком М (большие значения р б — МХ с избытком X (малые значения р )

Если примесные атомы двухвалентны, то условие электронейтральности требует образования одинаковой концентрации вакансий металла. Если эта избыточная концентрация велика по сравнению с концентрацией вакансий, образующихся в результате собственного атомного разупорядочения, то концентрация ассоциатов (РУ) будет пропорциональна квадратному корню из концентрации частиц Р. Поэтому в отличие от диффузии ассоциатов диффузия частиц Р не подчиняется законам Фика. В этом случае макроскопический коэффициент диффузии будет пропорционален концентрации. Если концентрация вакансий, образованных за счет примесных атомов, мала по сравнению с концентрацией собственных вакансий, то [(РУ)] будет линейно зависеть от [Р], при этом закон Фика будет снова выполняться. В данном случае на наблюдаемые значения коэффициента О будет влиять ассоциация, и энергия активации окажется равной сумме энергии активации процесса миграции и энергии ассоциации. [c.574]

Б. Примесные твердые электролиты. Отдельный класс твердых электролитов составляют так называемые примесные твердые электролиты — оксиды элементов IVB подгруппы (2гОг, НГОг,, СеОа, ТЬОз), стабилизированные добавками оксидов других металлов (например, СаО). При температуре 1000°С такие электролиты обладают довольно высокой проводимостью (обычно в пределах 10—0,1 См/м) по отрицательно заряженным ионам кислорода. Проводимость примесных электролитов связана со структурной разупорядоченностью одной из подрешеток, обусловленной присутствием достаточно большого количества посторонних ионов (например, Са +). Проводимость примесных электролитов проходит через максимум при содержании добавки в интервале 5—15 мол. % Падение проводимости при большом содержании добавки вызвано образованием комплексов между катионами добавки и кислородными анионами. Проводимость этого класса электролитов зависит также от природы добавки. Максимальная проводимость оказывается обычно тем выше, чем меньше радиус катиона добавки. Вероятно, маленькие катионы [c.107]

Все материалы, имеющие высокую ионную проводимость, обладают определенной разупорядоченностью по тому сорту ионов, который осуществляет проводимость. Среди них, во-первых, кристаллы с собственным разупорядочением. Примером может служить дифторид кальция Сар2. В его структуре размеры междоузлий сравнимы с размерами иона фтора, и его внедрение в междоузлие не требует слишком больших затрат энергии. Во-вторых, кристаллы с примесной разупорядоченностью. Примером может служить диоксид циркония, который существует в двух модификациях— моноклинной при температуре ниже 1100°С и тетрагональной — [c.272]

Реальные металлические материалы, как правило, являются по-ликристаллическими, то есть состоят из множества отдельных кристаллов, которые в общем случае имеют неправильную форму и называются кристаллитами или зернами. В отличие от идеальных кристаллов, в которых атомы кристаллической решетки расположены строго периодично, реальные кристаллы всегда имеют нарушения регулярности структуры (разупорядоченность), которые называются дефектами. Основными причинами отсутствия у реальных конструкционных металлических материалов идеального кристаллического состояния являются неравновесные условия кристаллизации металла, присутствие в его составе легирующих и примесных элементов, деформация кристаллической решетки вследствие воздействия на нее в процессе изготовления изделий механических, термических, радиационных и других факторов. [c.23]

Сказанный, однако, не ограничивается роль разупорядочения поверхностных слоев твердого тела в протекании каталитических реакций. Так, например, в случае полупроводниковых катализаторов наряду с образованием на поверхности атомных дефектов в процессе ра упорядочения твердого тела, которые уже сами по себе могут служить активными центрами хемосорбции и катализа, в твердом теле происходит также благодаря этим дефектам изменение его электронной структуры. Об этом можно судить хотя бы по изменению его электрофизических свойств (примесной электропроводности, работы выхода электрона и др,). В связи с этими обстоятельствами возникают вопросы о роли разупорядочения в проявлении катализатором или адсорбентом микрохимических и коллективных свойств в отношении адсорбции и катализа и о методах исоледования этих свойств. [c.271]

Приведенные формулы для упрощенных решений показывают, что при любой фиксированной концентрации примеси ионный кристалл может иметь либо собственную, либо примесную )азупорядоченность в различных температурных интервалах. Лримесная разупорядоченность, определяемая предельными решениями (5.27), (5,28), реализуется при достаточно низких температурах, при которых процесс собственного разупорядочения не вносит существенного вклада (константа Шоттки Кз мала). Напротив, при высоких температурах (больших значениях Кз) собственное разупорядочение является доминирующим и практически подавляет влияние примеси. В этом отношении поведение ионных кристаллов аналогично поведению полупроводников, подробно рассмотренному в предыдущей главе. Критическая температура Гкр, при которой примесная разупорядоченность переходит в собственную, определяется условием [c.139]

Если исключить из рассмотрения область крайне малых концентраций примеси, отвечающую собственной разупорядоченности [в случае кристалла с дефектами Шоттки — решение (5.26)], и ограничиться областью примесной разупорядоченности, в которой концентрации анионных вакансий или междуузельных катионов подавлены высокой концентрацией дефектов замещения, то для решения задачи необходимо составить систему трех уравнений относительно неизвестных концентраций свободных дефектов [Ом +] и [Ум ] и комплексов [ (ОмУм) ]-Одним из уравнений такой системы является уравнение (5.33), два других вытекают из уравнения электронейтральности [c.142]

Таким образом, изложенная упрощенная теория дает достаточно простые выражения для ионной проводимости кристаллов с различными типами разупорядоченности. Однако для примесных кристаллов экспериментальные кривые обнаруживают подчас весьма причудливый ход, не укладывающийся в рамки изложенной упрощенной теории. Зависимость электропроводности от температуры и содержания примесей удается достаточно надежно интерпретировать лишь для тщательно приготовленных образцов, состав которых точно известен. На рис. 6.5 показан пример двух образцов Na l, механизм электропроводности которых расшифрован достаточно надежным образом. Для чистого образца (с малыми контролируемыми примесями) при высоких температурах имеется самый крутой участок (I, кривая 1). Здесь электропроводность определяется формулой (6.49) с энергией активации, равной Ws + Uns,. В области более низких температур (участок II) происходит переход от собственной ионной Проводимости к примесной, когда концентрация носителей определяется лишь содержанием легирующей добавки и не зави- [c.186]

Итак, атомное разупорядочение кристаллов (образование вакансий, внедренных атомов, антиструктурных и примесных дефектов) обычно, хотя и не всегда, сопровождается электронным раз-упорядочением (образованием электронов и дырок, свободных или локализованных на ионах переходных элементов). Последнее может иметь место и в совершенном кристалле за счет перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости (рис. 2.2). [c.79]

В производственной практике выпавшая твердая фаза в большинстве случаев быстро отделяется от маточного раствора и процессы упорядочения поверхности протекают в меньшей степени, значительно медленнее и главным образом за счет поверхностной самоднффузии [58, с. 18—26, 34— 64]. Объемная разупорядоченность структуры кристалла снижается вследствие аннигиляции дефектов, их диффузии к границам раздела зерен, которые являются стоками диффузионных потоков, или в результате стабилизации дефектов у внутренних стопоров, которыми часто являются примесные кластеры. [c.63]

Примесные атомы могут входить и в междоузлия решетки, если эти атомы невелики по размеру и их размещение в междоузлиях не слишком сильно искажает решетку. Атомное разупорядочение кристаллов (образование вакансий, внедренных атомов, антиструктурных и примесных дефектов) обычно, хотя и не всегда, сопровождается электронным разупорядочением (образованием электронов и дырок, свободных или локализованных на ионах переходных элементов). В то же время (см. подразд. 2.4) последнее может иметь место и в совершенном кристалле за счет перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости. [c.125]