Кремний электрические свойства

Кристаллы неметаллических элементов с каркасной структурой, подобные углероду или кремнию, обладают свойствами диэлектриков (изоляторов), т.е. не проводят электрический ток. Применение теории молекулярных орбиталей к обсуждению химической связи в неметаллических каркасных кристаллах сталкивается со значительными трудностями. Достаточно сказать, что в ковалентных каркасных кристаллах обычно удается вести подсчет валентных электронов вокруг каждого атома, подобно тому как это делается при составлении льюисовых структур, и оказывается, что при этом выполняется правило октета. Это объясняется тем, что атомы в неметаллических каркасных кристаллах обычно имеют по крайней мере столько валентных электронов, сколько у них есть валентных орбиталей. Следовательно, в таких кристаллах предпочтительны низкие координационные числа, и между каждым атомом и его ближайшими соседями могут образовываться простые двухэлектронные связи. Низкие координационные числа являются причиной того, что потенциальная энергия электрона внутри таких кристаллов не постоянна она значительно понижается в межъядерных областях, и поэтому электроны не могут свободно перемещаться по кристаллу, подобно тому как это происходит в металлах. [c.629]

Обсудим электрические свойства алмаза, кремния, графита и металлов группы I Периодической системы элементов. [c.183]

У алмаза электроны атомов углерода заполняют валентную зону. Перевод электронов в зону проводимости требует высоких энергий — ширина запрещенной зоны составляет А = 5,7 эВ, поэтому алмаз —диэлектрик (хотя по ряду других свойств его относят к полупроводникам). Кремний имеет структуру алмаза, и у него также заполнена валентная зона, но вследствие энергетической близости зоны проводимости и валентной зоны (Д =1,1 эВ) кремний проявляет свойства полупроводника. У графита валентная зона, содержащая 2р-негибридные электроны, и зона проводимости перекрываются, и эта модификация углерода, не являясь металлом, хорошо проводит электрический ток. [c.183]

Термическое окисление кремния является одним из наиболее технологичных и широко применяемых на практике методов. Этот процесс проводят в ра,зли чных окислительных средах сухом и увлажненном кислороде, водяном паре при атмосферном и повышенном (до 500 атм) давлениях. Часто используют комбинированные режимы окисления, приводящие к образованию беспористых окисных слоев сравнительно большой толщины с хорошими электрическими свойствами, которые, к тому же, можно варьировать в определенных пределах. Иногда для ускорения термического окисления прибегают к использованию активаторов. Как правило, термическое окисление проводят в проточных системах, но иногда используют и оксидирование в герметичных реакторах, выдерживающих высокие давления. Однако эти способы не лишены некоторых недостатков. Так, при создании толстых (2 —3 мкм) изолирующих пленок (при изготовлении ИС с диэлектрической изоляцией) эти методы неприемлемы, поскольку уже при толщине окисла порядка 1,5 мкм скорость роста пренебрежимо мала. Методы термического окисления невозможно применить и при пассивации готовых структур из-за температурных ограничений (не более 500°С при применении алюминиевой разводки), [c.110]

Рассмотрим влияние химически адсорбированного кислорода и паров воды на полупроводниковые свойства германия. Окисленная поверхность германия, содержащая оксид и гидроксид, проницаема для водных паров. На поверхности раздела между германием и оксидным слоем молекулы воды отдают электроны германию и образуют Н+-ИОНЫ, а гидроксильные группы связываются с поверхностными атомами германия. Процесс образования Н+-ИОНОВ резко возрастает при большой концентрации дырок вблизи поверхности. При этом энергетические уровни непосредственно под поверхностью полупроводника настолько искажаются, что, например, приповерхностные участки базовой области германиевого триода от эмиттера до коллектора могут превращаться в материал л-типа и базовый слой окажется зашунтированным. Очевидно, окончательные этапы изготовления прибора должны проходить в сухом воздухе и р—/г-переходы должны быть герметизированы. В оксидном слое у поверхности раздела с полупроводником Н+-ионы способны перемещаться. В определенных условиях Н+-ионы захватывают электроны из объема германия, уменьшая тем самым число свободных электронов. При этом изменяются объемный заряд в полупроводнике, проводимость и другие электрические свойства. Подобные процессы происходят и на кристаллах кремния. [c.311]

Электрические свойства монокристалла германия (или кремния) резко изменяются при сплавлении элемента с очень небольшими количествами других элементов. Подобные эффекты, объясняемые в последующих разделах, лежат в основе работы полупроводниковых узлов, транзисторов и интегрирующих схем. [c.537]

Бескислородные тугоплавкие соединения кремния, углерода и бора с металлами образуют силициды, карбиды и бориды, по электрическим свойствам занимающие промежуточное положение между проводниками и полупроводниками [c.62]

Полагая, что распространение кристаллографических представлений на поверхность может привести к неверным результатам, один из авторов ранее предложил модель, основанием для которой послужили электрические свойства (поляризация) химических связей в группе АР О 81 и поляризация воды с образованием водородного иона на месте активного центра. Предполагается, что на поверхности но этому механизму может соединяться самое большее три атома кремния с трехвалентным алюминием. Степень поляризации этих связей не зависит от координационного числа алюминия относительно кислорода. Координационное число может изменяться и [c.97]

По своим диэлектрическим свойствам силиконовые эластомеры весьма пригодны для применения в качестве изоляторов при промышленных напряжениях и частотах. Эти свойства при нормальной температуре лучше, чем у органических эластомеров, и изменяются очень мало в пределах от —50 до 270°. Поскольку эти эластомеры обладают водоотталкивающей способностью (свойством, общим для всех кремнийорганических полимеров), их поверхностное сопротивление практически бесконечно велико даже при 100%-ной относительной влажности. Диэлектрические свойства в значительной степени определяются типом примененного наполнителя, а также продолжительностью и температурой термообработки, которые должны быть как можно более высокими. В процессе термообработки вследствие улетучивания низкомолекулярных примесей в значительной степени улучшаются электрические свойства достигнутые показатели почти не изменяются при использовании эластомеров при высоких температурах и в присутствии влаги. В качестве наполнителя для эластомеров, применяемых в электротехнике, наиболее пригоден аэрогель двуокиси кремния, получаемый сжиганием четыреххлористого кремния, как содержащей наименьшее количество примесей и влаги наименее пригодна для этих целей окись цинка. [c.381]

В последнее время значительное внимание уделяется исследованию процессов самодиффузии и диффузии примесей в полупроводниках — германии и кремнии. Характерна аномально большая скорость диффузии лития, меди и никеля в германии ( 10 см /сек при 800°), приближающаяся к скорости диффузии в жидкостях. Наблюдая движение меченых ионов меди в электрическом поле, а также изучая электрические свойства германия, легированного медью, удалось, например, показать, что в области умеренных температур медь перемещается в германии в форме отрицательных ионов, чему соответствует очень малая скорость диффузии (8-10" см /сек при 500°). В области высоких температур (800—900°) медь перемещается в форме положительных ионов [14]. [c.743]

Наличие определенных примесей и дефекты кристаллической структуры полупроводников значительно влияют на их электрические свойства. Например, небольшая добавка бора к кремнию (один атом бора на 10 атомов кремния) приводит к многократному увеличению проводимости. [c.192]

Самую большую и разнообразную группу составляют полупроводники, т. е. вещества со значениями электропроводности в интервале примерно от Ю" до 10 ом -см . К ним относятся многие простые тела (германий, кремний, бор, иод), сплавы (например, сплав цинка с сурьмой), различные неорганические соединения (окислы, сульфиды) и довольно большое число органических веществ (сложные ароматические соединения, белки, ряд синтетических полимеров). Однако особенности электрических свойств полупроводников не ограничиваются только величинами электропроводности. Одним из наиболее существенных отличий полупроводника от металла является характер зависимости электропроводности от температуры. В то время как сопротивле- [c.274]

В соответствии с ГОСТ 10862—64 полупроводниковым приборам присваивают обозначение из четырех элементов. Первый элемент (буква или цифра) — это исходный материал Г или 1 — германий, К или 2 — кремний. Второй элемент (буква) указывает класс или группу приборов Д — универсальные и выпрямительные диоды, С — стабилитроны, Т — транзисторы, И — туннельные диоды и т. д. Третий элемент обозначения представляет собой число, которое расшифровывается как назначение или электрические свойства прибора. Так, диоды низкой частоты выпрямительные обозначают номерами 102—399, универсальные диоды — 401—499 стабилитроны средней мощности при напряжении стабилизации 1—9,9 s имеют номера 401—499, а при напряжении стабилизации 10— 99 в — 501—599. Стабилитронам большей мощности при [c.56]

Результаты измерений электрических свойств кристаллов карбида кремния особой чистоты показывают, что классический способ очистки методом сублимации может быть применен без существенного усложнения для получения гораздо более совершенного по содержанию примесей материала, чем это удавалось до проведения данного исследования. [c.249]

Когда кристаллы кремния, содержащие кислород, проверяли на изменение электропроводности при 400—500°, то было обнаружено медленное образование доноров. Это, как с определенностью доказано, было вызвано агрегацией атомов кислорода, и к настоящему времени накоплено достаточно данных, свидетельствующих о том, что донором, обусловливающим изменение электрических свойств, является относительно стабильная тетраэдрическая единица 5104. Подробности этих реакций обсуждаются во многих работах [46]. Здесь мы кратко рассмотрим суть дела. Реакция, как предполагают, протекает через последовательные равновесные состояния, которые могут быть записаны в виде [c.285]

Действительно, теперь имеется метод получения таких чистых металлов — зонная плавка. Первое применение этого метода не относилось к металлам в узком смысле слова. Оказалось, что электропроводность германия и кремния практически полностью опр-еделяется наличием примесей. При помощи зонной плавки электропроводность постепенно уменьшали при возрастающей степени чистоты, и лишь при концентрации примесей 10 атомов проводимость упала до такой степени, что образцы можно было использовать для изготовления транзисторов. Оказалось возможным достигнуть степени чистоты германия 10, не принимая во внимание содержание кислорода. Но оказалось также, что в этих образцах кислород может находиться в количествах, еще легко определяемых аналитически, и, тем не менее, не оказывает заметного влияния на электрические свойства. Зонная плавка является столь эффективным методом именно потому, что ее можно провести таким образом, чтобы весьма чистый металл не соприкасался с другими веществами. Этот метод уже успешно применен к таким тугоплавким металлам, как титан и молибден, находившимся в виде свободно расположенных образцов. [c.350]

В последнее время для изготовления германиевых и кремниевых полупроводниковых приборов (Применяют почти исключительно моно-кристаллический германий и кремний, обладающие большой однородностью электрических свойств. Монокристаллы изготовляют главным образом методом вытягивания из расплавов в плавильной печи, в вакууме. Германиевые и креМ(Ниевые диоды на большой ток изготовляют плоскостного типа. В плоскостных диодах контактный пере- [c.71]

Электрические свойства вулканизованных тиоколов оцениваются, как вполне удовлетворительные, за исключением, разумеется, тех резиновых смесей, в которых содержится сажа, графит или другие электропроводные наполнители. В тиоколовые резины и покрытия, предназначенные для электротехнических целей, обычно вводят такие наполнители, как литопон, сульфид цинка и двуокись кремния, причем электрические характеристики могут значительно изменяться в зависимости от выбранного наполнителя, а иногда и от его количества. [c.107]

Если типичные свойства металлов определили их применение в качестве конструкционных материалов, то для механической обработки металлов потребовались материалы — инструментальные и абразивные — с иными свойствами. Инструментальные и абразивные материалы должны отличаться от конструкционных (металлических) материалов большей механической прочностью, твердостью, термической и химической стойкостью. Оказалось, что такие свойства могут иметь вещества, кристаллические решетки которых в отличие от металлических относятся к атомному типу. Такой тип крис1аллических решеток встречается у элементарных веществ и простых соединений, образованных химическими элементами промежуточного характера, к которым относятся бор, углерод, кремний, германий, сурьма. Электрические свойства веществ, образованных последними тремя элементами, дали возможность использовать их также и в качестве полупроводниковых материалов. Таким образом, промежуточные элементы и их соединения разрешили проблему изыскания инструментальных, абразивных и полупроводниковых материалов. [c.213]

Основная часть никеля (85—87%) расходуется для- производства сплавов с железом, хромом, медью и другими металлами. Эти сплавы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, магнитными и электрическими свойствами. Сплавы никеля с алюминием (а также с магнием и кремнием) используются в качестве исходного вещества для получения никеля Ренея — никелевого катализатора скелетного типа, образующегося при действии щелочи на эти сплавы. [c.286]

Вместе с углеродом и кремнием германий, олово и свинец составляют IVA группу периодической системы элементов. На наружном энергетическом уровне атомов этих элементов находится четыре электрона s p . Этим элементам свойственны обычно окислительные числа +2 и - -4, причем число +4 возникает вследствие перехода во время химических реакций одного из s-электронов на уровень р. Ввиду роста радиусов атомов и уменьшения энергии ионизации в группе IVA наблюдается усиление металлических свойств. Германий по электрическим свойствам явл яется полупроводником. Другие свойства металлов у него выражены очень слабо. В своих соединениях германий характеризуется ковалентным характером связей. Олово и свинец — металлы менее активные и типичные, чем металлы IA, ПА и IIIA групп. Это видно из преимущественно ковалентного характера связей в соединениях этих элементов, в которых их степень окисления +4. Также и во многих соединениях этих элементов, где их степень окисления +2, связи имеют смешанный характер. [c.208]

Изучение электрических свойств окисла. Для снятия С—У-характеристик и определения величины пробивного напряжения на 1)кисленную пластину высокоомного кремния через металлическую маску напыляют в вакууме алюминиевые металлоконтакты площадью [c.136]

Основная часть никеля (85—87%) расходуется на производство сплавов с железом, хромом, медью и другими металлами. Эти сплавы отличаются высокими механическими, антикоррозионными, магнитными и электрическими свойствами. Сплавы никеля с алюминием (а также с магнием и кремнием) используют в качестве исходного вещества для получения никеля Ренея — никелевого катализатора скелетного типа, образующегося при действии щелочи на эти сплавы. Никель применяется в производстве щелочных аккумуляторов и в гальванотехнике. В 1980 г. производство никеля составило в капиталистических и слаборазвитых странах около 1 млн. т, в ближайшие 7—10 лет оно возрастет еще на 7% в год. [c.403]

Влияние концентрации посторонних частиц исследовано для выявления изменения физико-механических и электрических свойств никеля, а также распределения частиц в металле. Это представляет интерес в связи с загрязнением электролита механическими примесями. Покрытия осаждали на образцы из коррозионно-стойкой стали размерами 100 X 40 X 0,5 мм из электролита состава, г/л никель сульфаминовокислый 450, никель хлористый 15, борная кислота 40, порошок О—20 параметры режима pH = 3,5 = 50. .. 60° С = 10 А/дм. В качестве порошка применяли эльбор, окись кремния с диаметром частиц 5 мкм, сажу с диаметром частиц 0,028—0,035 мкм. Частицы поддерживали во взвешенном состоянии перемешиванием электролита магнитной мешалкой (с частотой 1,5—2,5 с- ). Покрытия толщиной 100—120 мкм отделяли от основы и исследовали. Внутренние напряжения измеряли спиральным кон-трактометром при = 2 А/дм. [c.95]

Среди материалов, обладающих электрическими свойствами, обычно рассматр йвают проводники, полупроводники и диэлектрики. Различия между ними определяются характером химической связи и структурой энергетических зон, возникающих в результате взаимодействия атомов или ионов, составляющих кристаллическую решетку. Энергетическая диаграмма полупроводникового кристалла в отличие от диэлектрика характеризуется более узкой полосой запрещенных энергий. Некоторые важнейшие полупроводниковые материалы для электронной техники уже были рассмотрены (германий, кремний, арсенид галлия). В то же время существует много перспективных соединений типа А В (А —Оа, 1п В -8Ь, Аз, Р) и А В1 (А11-2п, Сс1, Hg В -5, 8е, Те). Первые из них обладают исключительно высокой подвижностью носителей заряда, а вторые позволяют в широком интервале изменять ширину запрещенной зоны. Среди диэлектриков со специальными свойствами в первую очередь следует выделить сегнето- и пьезоэлектрические материалы для квантовой электроники, включая активные среды лазеров и мазеров. Первые из них склонны к поляризации только пол влиянием внешних механических воз- [c.164]

Действительно, по многим свойствам литий больше похож на магний, чем на остальные щелочные металлы например, литий, как и магний, легко реагирует с азотом н углеродом с образованием нитрида и карбида. Бериллий больше похож иа алюминий, чем а магний и щелочноземельные металлы оксид и гидроксид бериллия амфотериы, как оксид н гидрооксид алюминия, в то время как оксид и гидроксид магния проявляют исключительно основные свойства. В виде простого вещества бор больше похож Иа кремний, чем на типичный металл алюминий. Одна из аллотропных модификаций фосфора — черный фосфор — по электрическим свойствам схожа с графитом, в то время как твердый илн жидкий азот — типичный изолятор. По окислнтельиы.м свойствам хлор гораздо ближе к кислороду, чем к фтору. Действительно, реакция [c.120]

По степени легирования кремнием, магнитным и электрическим свойствам листовая электротехническая сталь подразделяется на марки. Буквы и цифры в марках условно означают Э — электротехническая сталь первая цифра после буквы Э (1, 2, 3, 4) — степень легирования стали кремнием 1 — слаболегированная сталь, 2 — среднелегированная сталь, 3 — повышеннолегированная сталь, 4 — высоколегированная сталь вторая цифра (1, 2, 3, 4, 5,6, 7, 8)— гарантированные электрические и магнитные свойства стали 1, 2, 3 — удельные потери при перемагничивании стали с частотой 50 гц и магнитная индукция в сильных полях (1 — с нормальными удельными потерями, 2 — с пониженными, 3 — с низкими), буква А после цифры обозначает особо низкие удельные потери, 4 — удельные потери при перемагничивании стали с частотой 400 гц и магнитная индукция в средних полях, 5, 6 — магнитная проницаемость в слабых полях — от 0,002 до 0,008 а см (5 — с нормальной магнитной проницаемостью, 6 — с повышенной), 7,8 — магнитная проницаемость в средних полях от 0,03 до 10 а см (7 — с нормальной магнитной проницаемостью, 8 — с повышенной) [c.547]

Карбид кремния не разлагается под действием кислот, за исключением фосфорной и смеси азотной и плавиковой, но легко разлагается под действием расплавленных щелочей, железа, меди. Сера и водяной пар разлагают карбид кремния при температурах свыше 1000° С. На воздухе медленное окисление начинается с 870° С при повышении температуры скорость окисления возрастает. По электрическим свойствам карбид кремния относится к полупроводникам. Удельное электрическое сопротивление внутри кристаллов 51С лежит в пределах от 1 до до 10 ом-см, суммарное удельное сопротивление кристаллов, с учетом сопротивления поверхностного слоя имеет нелинейный характер при больших плотностях тока (около 10 а/см ) суммарное удельное сопротивление составляет около 10 ом-см, при малых плотностях тока (порядка 10 а1см ) оно возрастает до 10 ом-см и более. [c.154]

МИ. Например, некристаллический кремний со свойствами полупроводника можно получить быстрой конденсацией продуктов, образуюпщхся в тлеющем разряде в атмосфере газообразного силана, 51Н4. Из этого материала можно изготавливать дешевые солнечные батареи. Рабочие параметры таких батарей в значительной степени зависят от примесей водорода, химически связанного с неупорядоченно расположенными атомами кремния. Неорганические неметаллические стекла используются для изготовления оптического стекловолокна и как оболочка твердотельных электрических цепей. [c.91]

Наука о поверхности развивается очень быстро. И главная причина ее успехов — применение мощных приборов и методов для установления химического состава и атомной структуры поверхностей. Изучение поверхности стимулируется также обширностью области использования результатов таких исследований. Например, электрические свойства поверхностей и пленок важны для уменьщения размеров полупроводниковых приборов. Поэтому поверхности и тонкие пленки привлекают внимание как химиков, так и физиков. Они изучают травление поверхности, чтобы научиться удалять с нужных мест при изготовлении микросхем слои толыщной всего в несколько атомов в полном соответствии с рисунком. Вторая проблема, привлекающая внимание ученых, — вырашдаание пленок полупроводников, например пленок кремния, при конденсации пара на холодной поверхности. Установлено, что электрические свойства пленки, получаемой конденсацией кремния на холодной поверхности, определяются кристаллической структурой подложки (эпитаксиальный рост). И, конечно, одной из наиболее важных проблем, которую дают возможность исследовать новые приборы, является изучение фундаментальных закономерностей катализа, открывающее захватывающие перспективы в будущем. [c.236]

Структурные особенности фосфидов и арсенидов германия и кремния мало известны. Однако Хуллигер и Мозер [32], рассматривая электрические свойства аномальных по составу дальтонидов, не подчиняющихся правилам нормальной валентности, высказали соображения о связях и структурах в соединениях и их аналогии с соеди- [c.190]

Полупроводники — это простые вещества элементов, стоящих в Периодической системе на границе между металлами и неметаллами (кремний, германий), соединения таких элементов (моноарсенид галлия) или различные соединения с несте-хиометрическим составом или с дефектной структурой. По электрическим свойствам они занимают промежуточное положение между проводниками и диэлектриками. [c.140]

Структурные особенности фосфидов и арсенидов германия и кремния мало известны. Однако Хуллигер и Мозер [32], рассматривая электрические свойства аномальных по составу дальтонидов, не подчиняющихся правилам нормальной валентности, высказали соображения о связях и структурах в соединениях А В и их аналогии с соединениями А В 1. В табл. 24 представлены некоторые свойства соединений А В и галогенидов ртути. [c.190]

Следует отметить, что кремний или германий, легированные даже относительно глубоко, с химической точки зрения все еще остаются высокочи-стыми веществами. Обычно достаточно контролируемой добавки порядка ].10- %, чтобы придать кристаллу необходимые электрические свойства. [c.553]

Термостойкое кварцевое стекло на 99,Н% состоит из двуокиси кремния, обладает исключительно малым температурным коэффициентом расширения 5 гpaд ), высокой нагревостойкостью (до 1000° С), высокими электрическими свойствами (е = 3,7—4,2 tg б = 1- -2х X 10 р = 10 ом-см), высокой механической прочностью. Такое стекло часто используется как высокочастотный, высоконагревостойкий диэлектрик, для изоляторов в воздушных и вакуумных конденсаторах, для различных установочных деталей, хотя технология изготовления изделий из этого стекла весьма тяжела вследствие высокой температуры плавления. Существует целый ряд разновид-222 [c.222]