Примеси полупроводника

Известно, что отрицательные (Л"), нейтральные (Л ) и положительные центры (т]" )— дырки находятся в равновесии и доля каждой формы определяется уровнем Ферми Уровень Ферми повышается при наличии донорных примесей и понижается в присутствии акцепторных. Имеются данные, что сульфидные катализаторы, в частности WSj, представляют собой п-полупроводники, в которых есть избыточная нестехиометрическая сера — акцепторная примесь Вполне возможно, что сера может играть аналогичную роль и в других сульфидных катализаторах. [c.127]

СЕЛЕН (Selenum, греч. selene— Луна) Se — химический элемент VI группы 4-го периода периодической системы элементов Д. И. Менделеева, п. н. 34, ат. м. 78,96. С. был открыт в 1817 г. Я. Берцелиусом. С. встречается как примесь в сернистых рудах металлов (FeiSj, PbS и др.). При обжиге пирита С. накапливается в газоочистных камерах сернокислотных заводов. С. состоит из шести стабильных изотопов, известны 11 радиоактивных изотопов. В свободном состоянии с., подобно сере, образует несколько аллотропических модификаций аморфный С. и кристаллический С.— хрупкое вещество серого цвета с металлическим блеском. Серая кристаллическая форма С. светочувствительна, ее электропроводность увеличивается под действием света. Это свойство используют в фотоэлементах. С. является типичным полупроводником. На границе С.— металл образуется запорный слой, пропускающий электрический ток только в одном направлении. В соединениях С. проявляет степень окисления +4, +6 и =-2. [c.221]

При наличии в полупроводниковых материалах примесей соотношение числа электронов и дырок может изменяться, т. е. может усиливаться или дырочная, или электронная проводимость. Предположим, что в кристалле кремния в качестве примеси имеются атомы мышьяка (45 4рЗ). При образовании связей с окружающими атомами кремния атомы мышьяка используют четыре своих электрона. Пятый же электрон сравнительно легко возбуждается и переходит в зону проводимости. Таким образом, примесь мышьяка усиливает у кремния электронную проводимость. Наоборот, введение в кристалл кремния атомов бора 2 2р ) приводит к валентной ненасыщенности атомов 51, т. е. усиливает у полупроводника дырочную проводимость. [c.118]

Получение металлов высокой чистоты. В связи с развитием новых отраслей техники потребовались металлы, обладающие очень высокой чистотой. Например, для надежной работы ядерного реактора необходимо, чтобы в расщепляющихся материалах такие опасные примеси, как бор, кадмий и другие, содержались в количествах, не превышающих миллионных долей процента. Чистый цирконий — один из лучших конструкционных материалов для атомных реакторов — становится совершенно непригодным для этой цели, если в нем содержится даже незначительная примесь гафния. В используемом в качестве полупроводника германии допускается содержание не более одного атома фосфора, мышьяка или сурьмы на десять миллионов атомов металла. В жаропрочных сплавах, широко применяемых, например, в ракетостроении, совершенно недопустима даже ничтожная примесь свинца или серы. [c.335]

Отличие границы металл—полупроводник от границы металл— металл заключается в том, что этот слой распространяется в полупроводнике на значительную глубину (10 —10 см). Это объясняется малой концентрацией зарядов. Обычно значение контактного потенциала (а следовательно, и скачка потенциала) составляет величину порядка 1В. Примем, что двойной слой представляет собой плоский конденсатор. Тогда между зарядом (д), скачком потенциала (ф) и расстоянием между обкладками (х) должно соблюдаться соотношение [c.520]

Электрические свойства большинства полупроводящих веществ объясняются тем, что число электронов в кристаллической решетке не равно числу дырок. Такое состояние достигается введением примесей легированием). Примесь, атомы которой в кристаллической решетке основного вещества отдают электроны, называется донорной. У полупроводников с донор-ными примесями пЗ>р, и они относятся к полупроводникам п-типа, т. е. с электронной проводимостью. Примесь, атомы которой захватывают электроны от атомов основного вещества, называется акцепторной. У полупроводников с акцепторными примесями р п, и они являются полупроводниками р-типа с дырочной проводимостью. Характер проводимости, достигаемый легированием, можно предсказать сравнением обычных валентных состояний атомов примеси и основного вещества. Если валентность атомов примеси выше валентности основного вещества, то атомы примеси отдают электроны, л>р и примесь донор-ная. Если же валентность атомов примеси ниже, то ее атомы захватывают электроны, р >п и примесь акцепторная. Легирование всегда повышает проводимость полупроводника. [c.186]

Помимо полупроводников описанного типа, которые обладают собственной проводимостью, имеются также так называемые примесные полупроводники. Роль примеси состоит в том, что она создает уровни внутри запрещенной зоны, благодаря чему оказываются возможными электронные переходы с энергией меньшей, чем ширина зоны. Примесь может быть [c.179]

Высокочастотные сушильные установки состоят из двух частей сушильной камеры и высокочастотного генератора. Сушильная камера представляет собой электрический конденсатор, в котором высушиваемый материал как диэлектрик или полупроводник располагается между электродами. Схема размещения электродов зависит от формы и размеров высушиваемого материала. На рис. 496 представлены схемы укладки электродов при сушке а) концов деревянных деталей б) сыпучего материала на ленточном транспортере в) зернистого материала в трубах г) цилиндрических деталей и д) древесных пиломатериалов. При сушке многих материалов приме[шют электроды с дренажным покрытием гигроскопической тканью. Ткань отбирает влагу с поверхности высушиваемого материала, и она удаляется через ткань как через фитиль. Дренажные покрытия выравнивают влажность материала, смягчают режим сушки и позволяют понизить нагрев без испарения на поверхности материала. [c.711]

Если в правом конце лодочки поместить монокристаллическую затравку и образовать одну зону плавления непосредственно рядом с затравкой, то, перемещая зону плавления влево, можно получить весь слиток германия в виде монокристалла с ориентацией кристаллографических плоскостей, какие имела затравка. Если в расплавленную зону ввести легирующую примесь с К <. 1, например 1п, то при прохождении зоны расплава вдоль всего слитка можно достигнуть равномерного распределения примеси и получить образцы с определенным типом проводимости и с определенной концентрацией подвижных носителей заряда в примесном полупроводнике. [c.262]

Отличие границы металл—полупроводник от границы металл — металл заключается в том, что этот случай распространяется в полупроводнике на значительную глубину (10 —Ю см). Это объясняется малой концентрацией зарядов. Обычно значение контактного потенциала (а следовательно, и скачка потенциала) составляет величину порядка 1 В. Примем, что двойной слой представляет со- [c.657]

Введем несколько определений. Проводимость химически чистых полупроводников называется собственной проводимостью, а сами полупроводники — собственными полупроводниками. Как мы видели, для них п = р = п,-. Проводимость полупроводников, содержащих примесь, называется несобственной. Если в полупроводнике концентрация свободных электронов, создаваемая донорными примесями, преобладает над концентрацией дырок, т. е. п > р, то его называют электронным полупроводником, или полупроводником я-типа если р п (преимущество акцептора), то полупроводник будет р-типа. В полупроводнике л-типа свободные электроны называются основными носителями тока, а дырки — неосновными носителями в полупроводнике р-типа — наоборот. [c.245]

Вместе с тем установление факта содержания конкретных примесей А, В, С. .. на том или ином уровне всегда оставляет открытым вопрос о возможном содержании иных, не принятых во внимание примесей X, У, 2. .. Так, быстрое развитие полупроводниковой техники стало возможным лишь после того, как технология очистки полупроводниковых веществ (и в первую очередь германия) смогла обеспечить чистоту порядка одного атома примеси на 10 —10 атомов полупроводникового вещества. Однако содержание кислорода в таких образцах может быть на несколько порядков выше, поскольку он не оказывает существенного влияния на свойства полупроводников этого класса. Таким образом, в этом конкретном примере кислород как примесь оказывается как бы вне поля зрения, и чистота, выражаемая отношением 1 10 , не соответствует чистоте класса девять девяток , а лишь устанавливает предел содержания вредных примесей. [c.52]

При исследованиях, проводимых с особо чистыми веществами--исходными продуктами для получения кремниевых и германиевых полупроводников, — изучение фазового равновесия жидкость — пар в области микроконцентрации примеси производится чаще всего с использованием радиоактивного изотопа фосфора (донорная примесь). В качестве типичной загрязняющей примеси применяется, как правило, изотоп железа [c.241]

Например, 30 прохождений расплавленной зоны вдоль алюминиевого стержня длиной около 2,5 см позволяют получить алюминий со степенью чистоты 99,9995%. После этого при необходимости получить полупроводник (дефектный кристалл) в чистое вещество добавляется нужная примесь и расплавленная зона проводится вдоль кристаллического стержня сначала в одном, а затем в противоположном направлении. Это позволяет равномерно распределить нужную примесь по основному веществу. [c.184]

Наличие метастабильных примесных центров обычно связывают с двумя возможностями зарядового и структурного состояния примеси — в исходном, когда примесь располагается в узле замещаемого элемента, и реконструированном состоянии, т. е. в междуузельной позиции. Прототипом метастабильных центров являются т. н. ОХ-центры, обнаруженные в III—V полупроводниках при их легировании донорными примесями [78, 79. [c.46]

Алмаз представляет собой широкозонный (ширина запрещенной зоны для невертикальных переходов 5,5 эВ) полупроводник, у которого атомы примеси могут образовывать энергетические уровни в запрещенной зоне вблизи валентной (акцепторные примеси), или вблизи зоны проводимости (донорные примеси). В природе не обнаружены кристаллы алмаза с электронным типом проводимости, а ответственной за проводимость р-типа таких кристаллов является примесь бора. [c.454]

Прежде чем разобрать ряд экспериментальных данных по влиянию модифицирующих добавок на скорости каталитического окисления углеводородов, остановимся на состоянии добавок, вводимых в твердое тело, характер которого зависит от их химической природы, структуры твердого тела и радиуса ионов внедряющейся примеси. Атомы или ионы могут заполнять свободные узлы решетки, расположенные между частицами последней, или замещать определенные ионы в решетке. Примеси могут растворяться в твердом теле, образуя твердые растворы, или концентрироваться в приповерхностном слое и создавать двухфазную систему твердое тело + примесь. Возможна адсорбция примесей на новерхности твердого тела или замещение водородных ионов ионами натрия или калия (ионообменная адсорбция). Особенный интерес представляют системы полупроводников, в которых часть атомов (ионов) решетки замещена атомами (ионами) близких размеров, но с иной валентностью или зарядом. По данным Де Бура и Вервея [283], подобным путем можно широко варьировать электронные свойства таких систем. [c.187]

А. Рассмотрим (для определенности) адсорбцию акцепторного газа а поверхности плоскопараллельной пластинки полупроводника. Примем следующие основные предположения 1) толщина полупроводника значительно больше дебаевской длины экранирования Ь 2) на поверхности полупроводника существуют центры одного сорта 3) заполнение адсорбционных центров мало. [c.138]

В заключение остановимся на простом численном примере. Рассмотрим адсорбцию акцепторного газа на поверхности полупроводника, примесь в котором (одного сорта) слабо ионизована. Будем также считать, что все поверхностные уровни находятся далеко от уровня Ферми, так что Ps—ti можно записать в виде [c.151]

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]

При добавлении Ь120 к N 0 на каждый ион замещающий появляется 1 ион и дырочная проводимость (т. е. проводимость р-типа) возрастает (стрелка 1), при добавлении к N10 ОагОз число ионов (осуществляющих проводимость р-типа) уменьшается и проводимость р-типа падает (стрелка ). С работах ряда авторов [см., например Рогинский С. 3., Хим. наука и промышленность, 2, 138 (1957)] были изучены каталитические свойства окислов-полупроводников (N 0, 2пО,ХггОз и др.) и показано существование корреляции между их электронными свойствами и каталитической активностью, а также возможность путем соответствующих добавок изменять в заданном направлении каталитические свойства этих окислов для определенных реакций. Так, например, при окислении СО на N 0 введение в N 0 даже нескольких сотых процента заметно снижает каталитическую активность N 0 (повышает энергию активации изучаемой реакции) 2п0 с добавками, понижающими ее активность по отношению к окислению СО и распаду МгО, имеет повышенную активность для реакции изотопного обмена молекулярного водорода. — Прим. перев. [c.28]

При наличии В полупроводниковых материалах примесей соотношение числа электронов и дырок может изменяться, т. е. может усиливаться или дь[рочная, или электронная проводимость. Предположим, что в кристалле кремния в качестве нримсси имеются атом[,1 мьпиьяка (4.s 4p ), При образовании связей с окружаю1и,ими атомами кремния As Sp ) атомы мышьяка используют четыре своих электрона. Пятый же электрон сравнительно легко возбуждается и переходит в зону проводимости. Таким образом, примесь мышьяка усиливает у кремния электронную проводимость. Наоборот, введение в кристалл кремния атомов бора (2s 2p ) приводит к валентной ненасыщенности атомов Si, т, е. усиливает у полупроводника дырочную проводимость (рис. 69). В зависимости от преобладания того или иного вида проводимости различают полупроводники л-типа и полупроводники /)-ти1га. [c.109]

Добавление к селениду мышьяка галлия и бора, образующих донорно-акцепторные связи, приводит к тому, что в его каркасную структуру включаются тетраэдрические структурные единицы, сквозная проводимость при этом повышается. Примесь от 10 до 1 ат. % меди к сульфиду мышьяка повышает электропроводность от 10 5 до Ом- -см2. Но в ряде случаев примесь 1—3 ат.% элементов II—III групп не влияет на электропроводность халькогенидных стекол, чем они резко отличаются от полупроводников, свойства которьй резко изменяются примесями. По-видимому, это связано с тем, что атомы примесей оказываются захваченными молекулярными включениями, обособленными от проводящего каркаса халькогенидного стекла. [c.120]

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]

Таким образом, электрическая проводимость полупроводника, содержащего донорную примесь, будет электронной (отрицательной). Такие полупроводники относят к /г-типу, илн к негативным (от лат. negativus — отрицательный). [c.457]

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]

В заключение заметим, что полупроводники, в которые введена какая-либо примесь при определенной температуре, могут оказаться в неравновесном состоянии при рабочей температуре прибора. Это состояние может сохраняться (иногда долго при низкой температуре— ложное равновесие) или медленно изменяться, потому что процессы в твердых телах требуют значительной энергии активации. Однако под влиянием локального нагрева в том или другом полупроводниковом устройстве под влиянием облучения или под действием каталитического центра может начаться более быстрое изменение (диффузионное перераспределение вещества, выкристаллизация избытка примеси и т. п.). В результате теряется надежность устройства, так как изменяются его параметры. Все сказанное выдвигает определенные требования, касающиеся условий и методов приготовления полупроводников, пригодных для обеспечения надежной работы приборов. [c.246]

Применяют как примесь для легирования полупроводников. Галлий-алю-миниевые сплавы, содержащие немного алюминия, представляют собой жидкости и реагируют с водой так же агрессивно, как натрий. [c.310]

Фотовольтаический эффект. Рассмотрим полупроводник п-типа, освещенный в области фундаментального поглощения. Примем Ti 1. Тогда скорость генерации избыточных носителей—электронов и то"ка i JoT д л"ы ДЫрок, согласно выражению (747а), экспо- [c.428]

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]

Рассмотрим природу р—/г-перехода. При легировании полупроводника донорными и акцепторными примесями образуются области с электронной и дырочной проводимостью. Например, при введении в кристалл фосфида галлия примеси серы, замещающей фосфор, образуются донорные уровни, поско.1)ьку у серы на один валентный электрон больше, чем у фосфора. Когда вводится примесь цинка, замещающего галлий, то образуется акцепторный уровош., так как у цинка на один валентный электрон меньше, чем у галлия. Вносимые этими примесями избыточные электроны или дырки (недостающие электроны) при комнатной температуре являются свободными, т. е. переходят с примесных уровней в зону проводимости (электроны) или валентную зону (дырки). Стремление носителей тока к равномерному распределению по кристаллу приводит к тому, что часть электронов переходит на ближайшие акцепторы это обедняет электронами /г-область и дырками р-область. На границе раздела возникает отрицательный заряд со стороны р-области и положительный — со стороны -области (рис. VI. 15). Эти заряды создают поле, препятствующее дальнейшему движению электронов пз п- в р-область. Собственно р—/г-переход находится в том месте обедненного слоя, где уровень Ферми пересекает середину запрещенной зоны. [c.143]

Однако чистый теллур как полупроводник применяют ограниченно — для изготовления полевых транзисторов некоторых типов и в приборах, которыми меряют интен -сивность гамма-излучения. Да еще примесь теллура умышленно вводят в арсенид галлия (третий по значен1по после кремния и германия полупроводник), чтобы создать в нем проводимость электронного типа . [c.63]

В чистом окисле электропроводность будет осуществляться в результате процессов (25)—(27) 2р-дырками с высокой подвижностью, З -дырками и Зй-электронами с низкой подвижностью. 45-электроны большого влияния на проводимость окислов не оказывают. Большинство чистых окислов этого типа (см. рис. 3, стр. 14), поэтому являются р-полупроводниками. в №0, содержащей примесь Li , возникают Зй-дырки по уравнению (28). Если же примесь находится в более высоком валентном состоянии, чем основной окисел, возникают Зй-электроны. На рис. 19 приведена схема энергетических уровней NiO с примесью LijO, по MopинJ При низких тем- [c.46]

Как всегда в кинетике в том случае, когда скорости этих процессов больше скорости использования электронов в химическом процессе, в уравнение войдут прямо равновесные концентрации электронов проводимости [ ]равновссн. Абсолютные з начсния этих концентраций при одинаковом значении Е будут различны.ми при примесном и собственном типе проводимости. Заметим, что составляющая, вносимая генерацией свободных электронов в энергию активации процесса при поддержании электронного равновесия, будет равна половине ширины интервала между полосой, генерирующей электроны, и палосой проводимости это же относится и к концентрации дырок. Влияние температуры Т на скорость через концентрацию электронов (дырок) экспоненциально пока не изменяется тип проводимости и нет истощения. Когда с ростом Т полупроводник из примесного делается собственным, хим= прим заменяется собств. В области истощения эта величина равна О [31]. [c.16]

Смотреть страницы где упоминается термин Примеси полупроводника: [c.265] [c.170] [c.180] [c.86] [c.298] [c.384] [c.39] [c.269] [c.269] [c.44] [c.74] [c.148]

Методы получения особо чистых неорганических веществ (1969) -- [ c.23 ]

ПОИСК

Смотрите так же термины и статьи:

Влияние примесей на электропроводность стеклообразных полупроводников Примеси в кристаллических и стеклообразных полупроводниках

Методы концентрирования примесей и определения чистоты полупроводников

Параметры для коэффициента диффузии атомов примеси в полупроводниках

Полупроводники

Полупроводники полупроводники

Полупроводники, определение примесе роль примесей

Примеси в полупроводниках (атомные дефекты)

Примеси следы в полупроводниках

Примесные полупроводники. Доноры и акцепторы, п- и р-Типы проводимости. Объяснение роли примесей, дефектов строения и нарушения стехиометрического состава в проводимости полупроводников

Справочник химика 21

Химия и химическая технология