Германий полупроводниковые свойства

К р-элементам четвертой группы относятся углерод, кремний, германий, олово и свинец. Типические р-эле-менты 4 группы углерод и кремний — неметаллы. Германий, олово и свинец объединяют в подгруппу германия в виду большого сходства их свойств. У германия преобладают неметаллические свойства и ему присущи полупроводниковые свойства. [c.75]

Полупроводниковые свойства германия и кремния зависят от характера и количества примесных атомов, а также от распределения этих примесей по длине и сечению слитка. [c.96]

Понятие о чистоте вещества имеет принципиальное значение в современной неорганической химии. Абсолютно чистые вещества в природе не существуют, поскольку загрязнение примесями (образование ограниченных растворов) происходит самопроизвольно вследствие резкого возрастания энтропии . Поэтому нет абсолютно нерастворимых веществ и, следовательно, любое вещество загрязнено примесями. Даже в тех случаях, когда вещество очищено до очень высокой степени, абсолютное число атомов примеси в единице массы или объема все еще остается огромным. Так, в германии полупроводниковой чистоты 99,9999999% Ое содержание атомов примесей не превышает Ю ат. доли, %, т. е. один атом примеси приходится на миллиард атомов основного вещества. Тем не менее 1 см этого особо чистого германия содержит около 10 атомов примеси. Примеси коренным образом влияют на свойства вещества. Например, хорошо известная хрупкость и исключительная твердость металлического хрома, как выяснилось, является следствием наличия небольшого количества примесей, в основном кислорода. Хром, полученный в условиях глубокого вакуума, оказался мягким и пластичным. [c.46]

Германий обладает полупроводниковыми свойствами и с этим связано его основное применение. Германий, идущий для изготовления полупроводниковых приборов, подвергается очень тщательной очистке. Она осуществляется различными способами. Один из важнейших методов получения высокочистого германия — это зонная плавка (см. разд. 11.3.4). Для придания очищенному германию необходимых электрических свойств в него вводят очень небольшие количества определенных примесей. Такими примесями служат элементы пятой и третьей групп периодической системы, например, мышьяк, сурьма, алюминий, галлий. Полупроводниковые приборы из германия (выпрямители, усилители) широко применяются в радио- и телевизионной технике, в радиолокации, в счетно-решающих устройствах. Из германия изготовляют также термометры сопротивления. [c.421]

Полупроводниковыми свойствами могут обладать как кристаллические вещества, так и некоторые стекла. Полупроводниковые кристаллы могут состоять из частиц, связанных ковалентной связью (германий, кремний, карборунд и др.), т. е, обладать атомной кристаллической решеткой, В настоящее время эта группа полупроводниковых материалов привлекает наибольшее внимание. Однако полупроводниковыми свойствами могут обладать в определенных условиях также и многие кристаллы с ионной или молекулярной решеткой (неорганические и органические). [c.145]

Некоторые элементарные вещества и среди них в первую очередь германий отличаются полупроводниковыми свойствами. Эти свойства обусловлены особым состоянием электронов в кристаллической решетке полупроводников. Германий по структуре кристаллов напоминает алмаз. Каждый атом германия связан с четырьмя другими ковалентными связями. Однако в отличие от алмаза в кристаллах германия валентные электроны закреплены непрочно и под влиянием нагревания или облучения могут, возбуждаясь, отрываться от связываемых ими атомов и свободными уходить в междуузлия решетки. Наличие таких свободных электронов в кристаллах германия сообщает ему некоторую электронную проводимость. При переходе электрона в свободное состояние у данного атома остается свободная орбиталь, 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 германия еще так называемую дырочную проводимость. В совершенно чистом германии в каждый данный момент число дырок равно числу свободных электронов. Это обусловливает равное значение электронной (п) и дырочной р) проводимости в общей электропроводности чистого германия, значение которой очень невелико. Однако соотношение между числами свободных электронов и дырок в кристалле германия можно изменить. Если в германий ввести даже очень незначительную примесь, например мышьяка, в атомах которого на наружном уровне находится пять электронов, то в кристаллической решетке твердого раствора замещения число свободных электронов окажется больше числа дырок и электронная проводимость в этом случае будет играть решающую роль. Наоборот, если ввести в германий примесь галлия, на наружном уровне атомов которого имеется только три электрона, то число дырок в кристаллической решетке раствора замещения станет превышать число свободных электронов и решающая роль будет уже принадлежать дырочной проводимости. Однако в случае образования с элементарным полупроводником твердого раствора внедрения примесь активного металла усиливает элек- [c.205]

Сурьму вводят в некоторые сплавы для придания им твердости. Сплав, состоящий из сурьмы, свинца и небольшого количества олова, называется типографским металлом или гартом и служит для изготовления типографского шрифта. Из сплава сурьмы со свинцом (от 5 до 15% Sb) изготовляют пластины свинцовых аккумуляторов, листы и трубы для химической промышленности. Кроме того, сурьму применяют как добавку к германию для придания ему определенных полупроводниковых свойств. [c.449]

Развитие этих отраслей промышленности, науки и народного хозяйства страны потребовало от аналитической химии новых совершенных методов анализа. Потребовались количественные определения содержания примесей на уровне 10 ...10 % и ниже. Оказалось, например, что содержание так называемых запрещенных примесей (Сс1, РЬ и др.) в материалах ракетной техники должно быть не выше 10 %, содержание гафния в цирконии, используемом в качестве конструкционного материала в атомной технике, должно быть меньше 0,01%, а в материалах полупроводниковой техники примеси должны составлять не более 10 "%. Известно, что полупроводниковые свойства германия обнаружились только после того, как были получены образцы этого элемента высокой степени чистоты. Цирконий был вначале забракован в качестве конструкционного материала в атомной промышленности на том основании, что сам быстро становился радиоактивным, хотя по теоретическим расчетам этого не должно было быть. Позднее выяснилось, что радиоактивным становился не цирконий, а обычный спутник циркония — гафний. В настоящее время цирконий научились получать без примеси гафния, и он эффективно используется в атомной промышленности. [c.12]

Общеизвестно, что специфические свойства металлов выявляются только при изучении их на материалах высокой чистоты. Классическим примером этого положения может служить германий, полупроводниковые свойства которого обнаруживаются только на материале исключительно высокой степени чистоты. К сожалению, с особочистыми металлами было проведено еще недостаточно исследовательских работ и в этой области предстоит обширная и очень важная работа, главным образом по определению физико-химических свойств металлов и особенно редких металлов. [c.19]

Германий довольно тверд, но одновременно весьма хрупок. Он обладает электрической проводимостью, увеличивающейся с повышением температуры, и полупроводниковыми свойствами. [c.362]

Так как свойства вещества — механические, электрические, оптические, химические — определяются энергетическим состоянием валентных электронов, то в первую очередь нас интересует соответствующий участок энергетического спектра. Параметры последнего — значения ширины валентной, запрещенной зон, зоны проводимости и положение различных локализованных уровней — могут быть определены путем изучения оптических спектров, электропроводности и других свойств твердого вещества (см. гл. IX). Зная эти параметры, можно решать обратную задачу определять по ним неизвестные нам свойства вещества. Не случайно общепринятое деление твердых веществ на изоляторы, проводники, полуметаллы и металлы основывается на значениях ширины запрещенной зоны. Возьмем, например, ряд простых веществ алмаз, кремний, германий, олово, свинец. Каждое из этих вещёств по-своему замечательно и каждое используется как незаменимый материал, но в совершенно различных областях техники, а кремний и германии находят применение в полупроводниковой технике. Природа данных веществ изменяется скачками, как атомные номера соответствующих элементов. Скачками изменяется и ширина запрещенной зоны при переходе от одного аналога к другому. Для алмаза эта величина составляет 5,6 эВ. Это — изолятор, самое твердое из веществ. Для кремния она равна 1,21 эВ. Такой энергетический барьер уже много доступнее для валентных элек- тронов отсюда полупроводниковые свойства данного вещества. Ширина запрещенной зоны германия 0,78 эВ — он полупроводник с высокой подвижностью носителей тока — электронов и дырок. Наконец, серое олово по ширине запрещенной зоны, равной всего 0,08 эВ, занимает последнее место в данном ряду и относится скорее к металлам, чем к полупроводникам, а белое олово — настоящий металл. Так с изменением ширины запрещенной зоны закономерно изменяется природа твердого вещества. [c.105]

Как и индий, таллий образует с мышьяком, сурьмой и германием соединения с полупроводниковыми свойствами. Сульфид таллия, подобно арсениду индия, может служить детектором инфракрасного излучения. [c.160]

Полупроводниковые свойства. Кремний, германий, карборунд (Si6), а-олово и другие обладают полупроводниковыми свойствами. [c.94]

Полупроводниковые свойства кремния, германия и некоторыя других простых веществ и соединений элементов IV группы периодической системы определяются прежде всего особенностями их электронной структуры и характером связи атомов в кристаллической решетке. Они имеют тетраэдрическую кристаллическую решетку каждый атом связан с четырьмя другими атомами ковалентной связью. При образовании этой связи происходит как бы перекрывание электронных орбит атомов и зр -гибридизация связей. Все связи становятся равноценными в любом тетраэдрическом направлении. Вследствие этого электроны сравнительно прочно связаны с атомами свободных электронов, способных проводить ток, насчитывается примерно [c.94]

Кристаллы серого олова могут быть получены из его насыщенного раствора Ч ртути при —65 °С. Они обладают полупроводниковыми свойствами и характеризуются особой чувствительностью к инфракрасным лучам (до 15 мк). Добавкой 0,75% германия область практической устойчивости серого олова может быть повышена до +60 °С. [c.627]

Физические и химические свойства. В компактном состоянии германий представляет собой хрупкое вещество серебристо-серого цвета с желтоватым отливом и металлическим блеском. При обычных условиях германий кристаллизуется в структуре типа алмаза и обладает ярко выраженными полупроводниковыми свойствами. Однако при высоких давлениях германий претерпевает полиморфные превращения, образуя сначала тетрагональную структуру -олова, а затем и более плотно упакованную ОЦК-структуру. Это сопровождается увеличением координационного числа и появлением металлических свойств. [c.217]

Кратко пояснить природу полупроводниковых свойств германия. Что называется шириной запрещенной зоны [c.239]

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ СВОЙСТВА ГЕРМАНИЯ [c.97]

Олово существует в двух полиморфных модификациях, причем низкотемпературная (a-Sn — серое олово) обладает кристаллической решеткой типа алмаза и полупроводниковыми свойствами, а высокотемпературная ( -Sn — белое олово), хотя и представляет собой металл по физическим свойствам, тем не менее кристаллизуется в малохарактерной для металлов тетрагональной структуре. С химической точки зрения олово ближе примыкает к германию, чем к свинцу, но металлический характер этого элемента выражен более ярко, чем у германия. Единственным типичным металлом в этой подгруппе является свинец. В виде простого вещества он кристаллизуется в плотноупакованной ГЦК структуре с координационным числом 12. В своих соединениях он выступает в основном в качестве катионообразователя. [c.215]

Промежуточные значения АЕ (в пределах —0,1-ь4,0 эВ) характерны для полупроводников. Наиболее типичными примерами веществ с полупроводниковыми свойствами являются германий (Д = 0,б6 эВ), кремний (Д =1,14 эВ), бинарные соединения элементов П1 и V групп (А 1В ), П и VI групп (А В ) (ОаАз— [c.311]

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 ионы Н, а гидроксильные группы связываются с поверхностными атомами германия. Процесс образования ионов Н резко возрастает при большой концентрации дырок вблизи поверхности. При этом энергетические уровни непосредственно пол 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 за-шунтированным.-Очевидно, окончательные этапы изготовления прибора должны проходить в сухом воздухе и р—л-переходы должны быть герметизированы. В оксидном слое у поверхности раздела с полупроводником ионы Н способны перемещаться. В определенных условиях ионы Н захватывают электроны из объема германия, уменьшая тем самым число свободных электронов. При этом изменяются объемный [c.250]

Из сказанного выше следует, что элементы, образующие полупроводниковые соединения, должны в основном располагаться в третьем, четвертом и пятом периодах таблицы Менделеева. Типичными представителями таких элементов являются кремний и германий. Полупроводниковыми свойствами обладают также серое олово, селен, теллур и соединения трехвалентных элементов с пятивалентными (GaP, GaAs, InSb и др.) и двухвалентных с шестивалентными (ZnS, ZnTe, dS и др.). Элементы, образующие типичные диэлектрики, находятся в основном во втором или первом (водород) периоде. В качестве примера укажем на углерод и его соединения с водородом и фтором. [c.79]

Вещества, построенные из атомов промежуточных элементов, — элементарные металлоиды (бор, углерод, кремний, фосфор, германий, мышьяк, сурьма, теллур). Характеризуются проч-ггымн кристаллическими решетками атомного типа (преимущественно нелетучи и тугоплавки) и наличием полупроводниковых свойств. [c.111]

Полупроводниковыми свойствамп мо1 ут обладать все кристаллы с нометаллическимп связями, хотя они наиболее отчетливо проявляются у вен есгв с ковалентными связями малой энергии. Из простых веществ полупроводниковые свойства в обычных условиях проявляют кремний, германий, селен, теллур, бор. Из сложных веи1еств особый интерес представляют соединения, имеющие алмазоподобную кристаллическую решетку, [c.109]

Некоторые интерметаллические соединения, связь в которых заметно ковалентна, обладают полупроводниковыми свойствами. Наиболее важны соединения типа А В (например, GaAs, InSb), которые изоэлектронны с кремнием или германием. Эти соединения кристаллизуются, как правило, в структурном типе цинковой обманки. [c.363]

Если учесть, что разница между полупроводниками и диэлектриками только количественная, то можно сказать, что наличие только металлической связи между атомами исключает полупроводниковые свойства вещества (из этого не надо делать вывода о том,что в обычных условиях металлическая составляющая связи в полупроводниках полностью отсутствует). Для полупроводников типичны ковалентные и ионно-ковалентные связи. Музер и Пирсон отмечают, что в составе всех известных неорганических полупроводников всегда есть неметаллические атомы какого-либо из элементов IVA — VIIА подгрупп. Зонная теория не объясняет этого факта. Собственно полупроводниками являются элементарные вещества этих групп (углерод, кремний, германий, а-олово, некоторые модификации 4юсфора, мышьяка, сурьмы, селен, теллур). Сюда надо отнести и бор. Некоторые черты полупроводниковых свойств имеют сера и иод. Слева и снизу от этих элементов в системе находятся металлы, а выше и правее — типичные диэлектрики. [c.255]

По химическому составу полупроводники весьма разнообразны. К ним относятся элементарные вещества, как, например, бор, графит, кремний, германий, мышьяк, сурьма, селен, а также многие оксиды ( uaO, ZnO), сульфиды (PbS), соединения с индием (InSb) и т. д. и многие соединения, состоящие более чем из двух элементов. Известны и некоторые органические соединения обладающие полупроводниковыми свойствами. Таким образом, к полупроводникам относится очень большое число веществ. Обусловлены полупроводниковые свойства характером химической связи (ковалентным, или ковалентным с некоторой долей ионности), типом кристаллической решетки, размерами атомов, расстоянием между ними, их взаиморасположением. Если химические связи вещества носят преимущественно металлический характер, то его полупроводниковые свойства исключаются. Зависимость полупроводниковых свойств от типа решетки и от характера связи ясно видна на примере аллотропных модификаций углерода. Так, алмаз — типичный диэлектрик, а графит — полупроводник с положительным температурным коэффициентом электропроводности. То же у олова белое олово — металл, а его аллотропное видоизменение серое олово — полупроводник. Известны примеры с модификациями фосфора и серы. [c.298]

Тонкие пленки германия, наиесеиные на стекло, применяются в качестве сопротивлений в радарных установках. В виде монокристаллов германий используется в качестве линз для приборов ИК-оптики. Сплавы германия со многими металлами, обладающими полупроводниковыми свойствами, используются для изготовления кристаллических детекторов. [c.192]

Германий широко используется в современной радио- и электротехнике благодаря присущим ему полупроводниковым свойствам. На базе германия конструируются диоды и транзисторы, радиоприемники и телевизоры, приборы для превращения световой энергии в электрическую и др. Оздержание примесей в германии резко снижает его полупроводниковые свойства допускается не более 10 % примесей. Такое ничтожное количество примесей может быть достигнуто рафинировкой германия методом зонной пллвки. [c.493]

Около 200 сплавов содержат 5Ь она придает твердость свинцу и олову (хартб-лей или твердый свинец, из которого, в частности, отливают пластины для свин- цов 1х аккумуляторов, гарт — типографский сплав, невысокая температура плавления которого позволяет легко отливать литеры) сплавы сурьмы (до 15%) с оловом с добавкой свинца, а иногда меди, цинка и висмута (баббиты) обладают антифрикционными свойствами, и поэтому ими заливают подшипники скольжения. Интерметаллические соединения 5Ь со многими металлами обладают полупроводниковыми свойствами (например, для АзЗЬ ширина запрещенной зоны Д = = 1,6эВ). Добавкой сурьмы изменяют полупроводниковые характеристики германия. Тонкий порошок сурьмы — основа краски железной черни. [c.268]

Вещество будет обладать полупроводниковыми свойствами, если в данном состоянии обеспечиваются условия образования насыщенных парноэлектронных связей хотя бы у одного из компонентов (у анионообразователя). В элементарных полупроводниках ковалентная связь образуется заполнением 5- и /з-орбиталей всех атомов. Эти полупроводники подчиняются так называемому правилу октета 8—М, согласно которому атом в ковалентном кристалле имеет 8—N ближайших соседей (уУ — номер группы Периодической системы). Так, кремний, германий и а-олово имеют координационное число 4 (Л = 4), для полупроводниковых модификаций фосфора, [c.318]

Правило октета позволяет определить размещение элементарных полупроводников и компонентов полупроводниковых соединений в Периодической системе. В самом деле, насыщенные ковалентные связи могут существовать в кристаллах Si, Ge, a-Sn, Р, As, Sb, S, Se, Те, I2, которые расположены компактной группой на границе между типичными металлами и неметаллами. В химическом отношении, следовательно, элементарные полупроводники, как правило, обладают амфотерными свойствами. Наиболее ярко выражены полупроводниковые свойства у элементов IV группы, кристаллизующихся в структуре алмаза с тетраэдрической ориентацией атомов. Полупроводниковые свойства характерны и для бинарных соединений, составные элементы которых равноотстоят от элементов IV группы (AiiiB ",AiiB "i, АШ " ). Сумма номеров групп, в которых находятся компоненты этих соединений, равна восьми, что соответствует общему количеству валентных электронов на формальную единицу. По этому признаку формируются так называемые изо-электронные ряды кремния, германия и серого олова [c.319]

Развитие химии полупроводникхзвых материалов позволило расширить представление о полупроводниковом состоянии вещества. Многие некристаллические твердые тела (стекла) и даже некоторые жидкости обладают ярко выраженными полупроводниковыми свойствами. К стеклообразным полупроводникам относятся, например, сплавы на основе халькогенидов мышьяка (АзгЗ , АзгЗез), стеклообразный селен и т. п. Типичными примерами жидких полупроводников служат расплавы халькогенидов германия, например СеТе. С открытием этого класса полупроводниковых веществ стало возможным более глубоко представить природу явления полупроводимости. К этим веществам неприменимо понятие о дальнем порядке, составляющее основу зонной теории. Таким образом, полу-проводимость определяется не столько наличием упорядоченной кристаллической решетки ковалентного типа, сколько преимущественно ковалентным взаимодействием атомов в пределах ближнего порядка. Полупроводимость определяется характером химического взаимодействия атомов вещества. [c.320]

Полупроводниковыми свойствами обладают кремний, германий, селен и ряд других простых веществ, а также химические соединения и интерметаллиды PbS, GaAs, InSb и т. д. Такие вещества называются собственными полупроводниками в отличие от веществ, в которых явление полупроводимости зависит от введенных примесей, — примесные полупроводники. [c.427]

Германий обладает полупроводниковыми свойствами. Электросопротивление и подвижность носителей тока приведены для чистого мо-нокристаллического германия, обладающего только собственной проводимостью. Кристаллизуется он в кубической решетке типа алмаза. Очень хрупок, при комнатной температуре легко превращается в порошок. Твердость по шкале Мооса 6—6,5. Методом микротвердости было найдено значение 385 кг/мм . Такая высокая твердость в сочетании с хрупкостью делает невозможной механическую обработку германия. С повышением температуры его твердость падает выше 650 чистый германий становится пластичным. При высоком давлении получены еще три модификации германия, отличающиеся большей плотностью и электропроводностью. При плавлении он, подобно галлию и висмуту, уменьшается в объеме (- 5,6%). В парах масс-спектрографически обнаружены, помимо отдельных атомов, агрегаты, содержащие до восьми атомов. [c.155]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология