Равновесная ионизация кристалла

Равновесная ионизация кристалла [c.262]

Легко заметить, что это соотношение справедливо не только для любого электродного акта, протекающего в прямом (электроосаждение), и в обратном (ионизация) направлениях. Отсюда напрашивается вывод, что грань кристалла, характеризуемая наибольшим равновесным током обмена, должна (при прочих равных условиях) и расти, и растворяться быстрее всех остальных граней. Основное уравнение теории замедленного разряда, оправдавшееся полностью для водородного перенапряжения, может быть применено и для процессов, связанных с ростом или разрушением кристаллической решетки металлов. Величина энергетического барьера (или энергии активации) при электроосаждении металлов представляет собой сумму [c.333]

Из уравнения (Х1У.26) следует, что грань кристалла, характеризуемая наибольшим равновесным током обмена, должна (при прочих равных условиях) расти и растворяться быстрее всех остальных граней. Основное уравнение теории замедленного разряда (Х1У.26), оправдавшееся полностью для разряда — ионизации водорода, может таким образом быть применено и для процессов, связанных с ростом или разрушением кристаллической решетки металлов. [c.363]

Так как кристаллы большинства солей образованы свободными ионами, процесс растворения этих кристаллов может быть связан с первоначальным переходом в раствор не молекул, как таковых, а отдельных катионов и анионов (но обязательно в эквивалентных соотношениях,). Частичное образование молекул является в этом случае вторичным процессом, протекающим уже в растворе. Конечные соответствующие равновесному состоянию результаты остаются, очевидно, такими же, как и при изложенном в основном тексте более общем подходе к рассмотрению ионизации в растворах. [c.135]

РАДИАЦИОННЫЕ ДЕФЕКТЫ — дефекты в кристаллах, образующиеся под действием облучения. Р. д. возникают в результате возбуждения электронов и ионизации атомов или ионов, смещений атомов или ионов и образования т. наз. тепловых клиньев. Они могут также образовываться и в результате ядерных реакций (п, у у, п и т. д.), однако этот вид Р. д. встречается гораздо реже. Важнейшим видом Р. д. в кристаллах является смещение атомов или ионов из равновесного положения в узлах кристаллич. решетки, возникающее в результате соударений с бомбардирующими частицами (или с выбитыми ими электронами, для случая облучения У Квантами). При этом образуются межузельные атомы или вакансии в количестве, избыточном по сравнению с равновесным для данной темп-ры (см. Дефекты структуры). Величина минимальной энергии Е , к-рой должна обладать бомбардирующая частица для того, чтобы вызывать смещение, определяется выражением [c.217]

Смещение электронов и ионизация атомов, из-за чего в кристалле создается неравновесное распределение зарядов. После снятия воздействия равновесие зарядов постепенно восстанавливается. Характеристическое время перехода от неравновесного распределения зарядов в кристалле к равновесному определяется соотношением [c.314]

Из соотношения (4.6) вытекает физический смысл константы собственной ионизации Кг. это есть равновесная концентрация электронных дефектов в собственном полупроводнике, аналогично тому как константа Шоттки есть равновесная концентрация дефектов Шоттки в кристалле с атомной разупорядоченностью. Формула (4.7) показывает, что концентрация электронных дефектов экспоненциально растет с температурой аналогично концентрациям собственных атомных дефектов, рассмотренных в предыдущей главе. [c.103]

Электрон, попавший в зону проводимости, теряет связь с тем дефектом, которому он принадлежал ранее, и перемещается по кристаллу до тех пор, пока не встретит какое-либо новое нарушение решетки, например другой образованный активатором дефект, тоже потерявший свой электрон — ионизовавшийся. Рекомбинируя (воссоединяясь) с таким ионизованным дефектом, электрон отдает избыток энергии в виде фотона — возникает люминесценция, которая в этом случае носит название рекомбинационной люминесценции. Ее особенностью является ионизация центров свечения при возбуждении. В случае, представленном на рис. 5, это приводит к созданию в зоне проводимости концентрации электронов, превышающей равновесную, что можно обнаружить по увеличению электропроводности. Таким образом, находит объяснение тот факт, что возникновение люминесценции часто сопровождается фотопроводимостью. [c.15]

Итак, если известна ширина запрещенной полосы g и положение энергетических уровней дефектов, т. е. зонная диаграмма кристаллофосфора, то могут быть вычислены константы равновесия всех процессов ионизации. Существенно подчеркнуть, что в расчетах используются термические энергии ионизации. Экспериментальные способы их определения были рассмотрены в первой части книги. При расчете равновесных концентраций дефектов, отвечающих высокой температуре, необходимо учитывать температурную зависимость энергий ионизации. Ширина запрещенной полосы чаще всего уменьшается при нагревании кристалла. Это изменение Eg в определенном интервале температур может быть выражено формулой [c.187]

Рассмотрим, что произойдет, если охладить кристаллы с разными концентрациями доноров до с такой скоростью, чтобы заморозить миграцию вакансий электроны и дырки моментально достигнут своих равновесных значений. В кристаллах с малым содержанием примеси до закалки имеется избыток дырок (из-за ионизации вакансий) в процессе закалки дырки фиксируются на ионизированных вакансиях, в ионизированном состоянии останется (рис. 4.6) [c.189]

Если же число свободных носителей в чистом кристалле невелико, то при взаимодействии носителей, введенных примесью с точечными дефектами, выделяется энергия, которая может скомпенсировать энергию, затрачиваемую на образование точечных дефектов. Иными словами, если энергия образования дефектов, мала по сравнению с их энергией ионизации, то все свободные носители, создаваемые примесью, будут компенсироваться в результате образования ионизированных дефектов, и кристалл при всех равновесных условиях будет изолятором. Поэтому эффект компенсации электрически активных примесей ионизированными точечными дефектами должен проявляться в полупроводниках с большой шириной запрещенной зоны, в которых число свободных носителей мало, даже при высоких температурах, при которых примесь вводится в кристалл. [c.217]

В работах [1—3] показано, что в кристаллах, где энергия образования собственного дефекта решетки не слишком велика, уже при температурах, ненамного превышающих комнатную, имеет место равновесная собственно дефектная проводимость — проводимость, обусловленная ионизацией термических собственных дефектов решетки. При достаточно высоких температурах имеет место слабая ионизация термических [c.217]

Если наряду со сравнительно малым значением W величина бк — энергия связи электрона на акцепторной компоненте собственного дефекта — достаточно велика, в кристаллах происходит сущ,ественная равновесная самокомпенсация проводимости [4] тепловая ионизация доноров приводит к образованию не свободных электронов, а собственных дефектов решетки, захватывающих электроны. При этом энергия, затраченная на образование дефекта, в значительной степени компенсируется энергией, выделившейся при захвате электрона проводимости на уровень этого дефекта, а соответствующее увеличение энтропии решетки обеспечивает понижение свободной энергии системы при образовании дефекта и локализации на нем электрона. Температурная зависимость концентрации носителей тока и собственных дефектов в случае равновесной самокомпенсированной проводимости имеет довольно сложный характер. В частности, в области полной компенсации [c.218]

Подробное обсуждение методов, которые могут быть использованы при изучении реакций в твердых телах, требует много места, и мы не можем здесь этого сделать. Отдельные данные в этом отношении можно найти в литературе, список которой помещен в конце статьи. Следует, однако, еще отметить, что электрическими методами (электропроводность и эффект Холла) определяется число свободных электронов и дырок на 1 см , но оно не обязательно равно числу, с которым могут быть связаны эти электроны и дырки. Чтобы получить последнюю величину, надо знать все присутствующие в кристалле электроноактивные примеси и их равновесные степени ионизации. Задача очень сходна с известной проблемой в химии водных растворов, когда требуется найти концентрацию слабой кислоты по известным константам ионизации кислоты, воды и pH раствора. Эта задача легко решается при допущении электронейтральности. Если же, однако, присутствуют одновременно несколько кислот и оснований, то эта задача становится трудной, так же как и для полупроводника, в котором имеется несколько доноров и акцепторов. К счастью, о зонной структуре многих полупровод ников (Ое и 81, в частности) и о поведении в них многих примесей имеется достаточно сведений, чтобы можно было уверенно исследовать многие взаимодействующие системы. [c.261]

Этот важный класс полупроводниковых кристаллов является объектом особого интереса с 1952 г., когда Велькер впервые привлек к нему внимание исследователей [36]. По природе связей некоторые кристаллы элементов П1—V групп являются аналогами атомарных полупроводников IV группы, на которые они похожи также по структуре и по свойствам. Поэтому можно ожидать, что для них типичны многие из описанных выше реакций в Ge и Si. И в самом деле, многие из этих полупроводников хорошо характеризуются равновесной степенью ионизации и поведением в них ионизированных примесей (рис. 1 и табл. 1). Особенно полно с физической точки зрения исследован антимо-нид индия. Все же в полупроводниках III—V исследовано еще относительно мало химических реакций. Но ввиду того что все эти вещества в конце концов могут быть получены в виде очень чистых монокристаллов, ожидается, что этот пробел в наших знаниях будет скоро восполнен. [c.282]

Формулы (4.52) выражают важный результат, что равновесные концентрации. нейтральных атомных дефектов в нестехиометрическом кристалле зависят только от температуры и парциального давления Хг в газовой фазе и не зависят от концентраций других дефектов. Этого нельзя сказать о заряженных дефектах, концентрации которых взаимосвязаны. Действительно, если вакансии электроотрицательного компонента X обладают свойствами доноров, а вакансии электроположительнога компонента М — свойствами акцепторов, то их ионизация описывается реакциями [c.117]

Процессы ионизации примеси будут описаны с помощью ква-зихимических уравнений, в которые входят условные обозначения природы, местоположения и зарядности атомов примеси. Применение этих уравнений позволяет уточнить условия, при которых-может проявиться электрическая активность примесей, введенных в кристалл полупроводникового материала. Никогда не имеют дело с материалами, содержащими только один вид ионизирующегося дефекта в любом кристалле, очищенном практически до> возможного предела, всегда содержатся как остаточные примес ,, так и термически равновесные точечные дефекты (все атомные и точечные дефекты склонны к ионизации). Поэтому в кристалла полупроводников устанавливаются сложные взаимодействия между всеми заряженными дефектами и носителями зарядов. При этом между полупроводниками, содержащими атомные или то- [c.163]

В гл. IV были рассмотрены условия установления полного внутреннего равновесия в кристаллах, взаимодействующих с внещней фазой заданного состава при заданной температуре. Состояние равновесия характеризуется равенством химических потенциалов всех компонентов в сосуществующих фазах. Равновесные концентрации всех видов заряженных дефектов (атомных и точечных) связаны уравнением злектронейтральности, уравнениями, характеризующими обмен атомами между кристаллом и средой, и уравнениями, описывающими ионизацию дефектов. Следовательно, структурно-чувствительные свойства кристаллов зависят от процессов обмена атомами между объемом кристалла и внешней фазой. [c.358]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология