Физико-химические основы полупроводников

В течение времени, прошедшего после выхода первой книги этой серии, произошли существенные изменения во взглядах на роль проблемы химической связи в физике твердого тела и полупроводников. В настоящее время зонная теория кристаллов не является единственной и безраздельно господствующей основой физики полупроводников и физики твердого тела вообще. Если еще несколько лет назад требовались доказательства тому, что зонная теория — лишь составная часть или элемент общей теории химической связи, то в настоящее время это положение можно считать получившим признание. Конечно, для того чтобы эта важная и прогрессивная точка зрения стала очевидной, необходимы дальнейшие экспериментальные и теоретические исследования, которые позволили бы создать единую внутренне замкнутую и последовательную теорию химической связи. [c.3]

При рассмотрении учения о фазовых равновесиях автор стремился раскрыть термодинамическую сторону проблемы и показать теоретически происхождение фазовых диаграмм, широко используемых при развитии физико-химических основ легирования полупроводников и металлов. При этом не рассматриваются их геометрический строй и вопросы кристаллизации сплавов различного состава, что подробно изучается в курсах материаловедения. Существенное внимание в книге уделено теоретическим основам электрохимии, так как она, с одной стороны, играет важную роль в отдельных процессах технологии электронной техники и микроэлектроники, а с другой — приобрела за последние два десятилетия исключительное значение в раскрытии механизмов поведения примесей в полупроводниках. [c.3]

Настоящий труд имеет целью восполнить этот пробел, дав по возможности в краткой форме основы физико-химического анализа как метода исследования применительно к любым классам веществ. Кроме давно известных областей применения физико-химического анализа — металлургия, химическая технология (включая силикаты, удобрения, галургию и т. д.), петрография — в последние десятилетия он широко используется в сравнительно новых областях химия полупроводников, химия редких и рассеянных элементов, теория и техника выращивания монокристаллов, радиохимия, синтез сегнетоэлектриков н т. д. [c.3]

В полупроводниковой технике нашли применение соединения типа А В , наиболее близкие аналоги элементов — полупроводников IV группы Периодической системы. Обнаружилось, что в бинарных полупроводниках типа А В имеется другое сочетание основных физико-химических и электрических параметров, чем то, которое характеризует алмаз, кремний, германий, серое олово и твердые растворы на их основе. Например, собственная ширина запрещенной зоны, подвижность основных носителей тока и температура плавления в группе алмаз — серое олово таковы, что для получения ширины запрещенной зоны более 1 эв мы неизбежно будем получать подвижности основных носителей тока меньше, чем 2000 см в-сек и иметь дело с веществами, плавящимися при температурах выше 1200° С. В соединениях типа А В , например в арсениде галлия, можно иметь при той же температуре плавления материала в полтора раза большую ширину запрещенной зоны и в два раза большую подвижность основных носителей тока. [c.7]

Иногда утверждают, что химия кристаллофосфоров — это неорганическая и физическая химия тех классов соединений, которые способны к люминесценции. При этом игнорируется то обстоятельство, что природа люминофоров, как и физико-химических процессов, приводящих к появлению способности к люминесценции, может быть познана лишь в результате изучения закономерностей образования дефектов кристаллической решетки, тогда как в случае применения тех же соединений для целей, не связанных с использованием их структурно-чувствительных свойств, эта важнейшая для кристаллофосфоров проблема не представляет интереса и потому не изучается. Непонимание того, что химия люминофоров— это прежде всего раздел химии кристаллов с дефектами, приводит к отрицанию или игнорированию принципа компенсации валентности (заряда), ассоциации противоположно заряженных дефектов кристаллической решетки и взаимодействия в области дислокаций и межблочных поверхностей, т. е. представлений, которые лежат в самой основе физической химии кристаллофосфоров, полупроводников и лазерных материалов. [c.319]

Эта точка зрения А. Ф. Иоффе, —указывалось нами в [11], стр. И,— хотя и кажется парадоксальной, обоснована. Достаточен такой пример в одновременно вышедших фундаментальных трудах ([1], стр. 447 и 12], стр. 83) даны значения ширины запрещенной зоны карбида кремния АЕ = 3,5 эв и соответственно 1,5 эв без комментариев и оговорок, без указания, какое же значение соответствует теоретическим ожиданиям. Надо полагать, что физическая теория полупроводников перед авторами [1] и [21 таких возможностей не открывала... И далее Физическая химия полупроводников открывает в этом направлении перспективные пути. Предвычисление свойств фаз на ее основе имеет самостоятельное значение, позволяя устанавливать зависимости между величиной свойств фазы, с одной стороны, и ее составом, строением и термодинамическими условиями синтеза — с другой [11 (1964). В соответствии с требованием классической термодинамики эндотермический процесс переброски электронов в зону проводимости должен облегчаться с повышением температуры и сама ширина запрещенной зоны с температурой уменьшаться. Очень часто такая картина и наблюдается (см. VIИ.2— VIП.З). Для таких случаев проблема связи между энергией атомизации и шириной запрещенной зоны решается с физико-химических позиций довольно однозначно, как это будет показано ниже. [c.529]

Книга посвящена важнейшим проблемам химической связи в полупроводниках, металлах и других твердых телах. В ней приводятся результаты теоретического и экспериментального исследования природы химической связи на основе рентгенографического, рентгеноспектрального, нейтронографического анализов, данные термодинамического и термохимического исследований полупроводниковых соединений. Рассматриваются вопросы исследования физических и физико-химических свойств сложных полупроводников, анализируется связь физических свойств, зонной структуры, динамики кристаллической решетки с характером химической связи. [c.2]

При изложении физико-химических основ теории полупроводников особое внимание уделяется влиянию природы химической связи и нарушения стехиометрического состава на полупроводниковые свойства веществ. Основы зонной теории твердого тела изложены в той мере и на том уровне, чтобы,читатели, не имеющие специальной подготовки по физике твердого тела, могли правильно осмысливать электрические и оптические свойства полупроводников. [c.3]

Данная книга представляет первую попытку изложения химии твердого тела на современной теоретической основе и в форме, доступной широким кругам химиков. В целом эта попытка удалась. Благодаря тому, что основные главы написаны крупными специалистами, активно участвовавшими в разработке соответствующих вопросов, это не компиляция, а творческий труд, для которого характерно большое внимание, уделяемое новым проблемам и направлениям, поиски механизмов, специфичных для твердого состояния, и обилие экспериментального материала, излагаемого в неразрывной связи с экспериментальными методами, использованными для его получения. Благоприятное впечатление производит стремление авторов везде, где это возможно, доводить теоретический анализ до цифровых величин и до уравнений, поддающихся реальной проверке. Однако необходимо указать и слабые стороны. Принадлежность большинства авторов к одной школе привела к некоторой односторонности в трактовке явлений так, недостаточно освещена зависимость свойств твердых тел от типа, полярности и энергии химических связей в кристаллической решетке, недостаточно использованы результаты электронномикроскопических исследований, давшие ценные сведения о топографии поверхности и химических реакциях в твердой фазе, и т, д. Имеет место неравномерность в освещении работ ученых разных стран и разных направлений. В некоторых главах совершенно недостаточно отражены работы советских исследователей. В частности, не упомянуты основные советские работы по кинетике химических реакций в твердой фазе, представленные несколькими школами и внесшие много ценного в развитие химии твердого тела (см. дополнительную литературу стр. 536—540). Ограничен список трудов по физике полупроводников, в частности не упомянуты превосходные работы Гросса по экситонам и т. д. [c.6]

В основе всех этих явлений лежит сложность возможных энергетических спектров полупроводников, вызванная их зонной структурой и характером химической связи в них. В настоящее время эта проблема выросла в самостоятельное направление физики полупроводников и диэлектриков. [c.541]

В книге описаны различные случаи влияния адсорбции газов и паров на свечение люминофоров (при различных случаях возбуждения), а также подробно рассмотрены те особые виды люминесценции, причиной которых являются адсорбция и рекомбинация на поверхности люминофоров свободных атомов и радикалов в условиях активных газов и пламен. Объяснение описанных явлений дается на основе электронной теории катализа на полупроводниках. Рассматриваются возможные случаи научно-практического приложения адсорбционной люминесценции. Книга является пока первой монографией, посвященной обобщению работ в новой области химической физики. [c.2]

Изложены физико-химические основы технологий получения слоистых композиционных структур для немонокристаллических полупроводников (поликристаллических и аморфных органических и неорганических, в том числе стеклообразных). Эти технологии позволяют в едином технологическом процессе создать слоистую структуру — монолитный омический контакт и выращенный непосредственно на нем функциональный слой полупроводника. Рассмотрены электрофизические свойства таких структур и влияние на них различных примесей. [c.33]

Современная неорганическая химия состоит из многих самостоятельных разделов, например химии комплексных соединений, химии неорганических полимеров, химии полупроводников, металлохимии, физико-химического анализа, химии редких металлов, радиохимии и т. п. Неорганическая химия давно перешагнула стадию описательной науки и в настоящее время переживает свое второе рождение в результате широкого привлечения квантовохимических методов, зонной модели энергетического спектра электронов, открытия валентнохимических соединений благородных газов, целенаправленного синтеза материалов с особыми физическими и химическими свойствами. На основе глубокого изучения зависимости между химическим строением и свойствами она успешно решает главную задачу создание новых неорганических веи еств с заданными свойствами. Неорганическая химия, как и любая естественная наука, руководствуется методологией диалектического материализма, следовательно, опирается на ленинскую теорию отражения От живого созерцания к абстрактному мышлению и от него к практике... . Живое созерцание осуществляется, как правило, при помощи эксперимента — наблюдения явлений в искусственно созданных условиях. Из экспериментальных методов важнейшим является метод химических реакций. Химические реакции — превращение одних веществ в другие путем изменения состава и химического строения. Во-первых, химические реакции дают возможность исследовать химические свойства вещества. Аналитическая химия использует химические реакции для установления качественного и количественного состава вещества. Кроме того, но химическим реакциям исследуемого вещества можно косвенно судить о его химическом строении. Прямые же методы установления химического строения в большинстве своем основаны на использовании физических явлений. Во-вторых, на основе химических реакций осуществляется неорганический синтез. За последнее время неорганический синтез достиг большого успеха, особенно в получении особочистых соединений в виде монокристаллов. Этому способствовало применение высоких температур и давлений, глубокого вакуума, внедрение бесконтейнерных способов синтеза и т. п. [c.7]

Для анализа легкоизмельчаемых, хрупких материалов (например, ферросплавов, некоторых полупроводников, силикатов и др.) применяется способ синтеза эталонов, заключаюш,ийся в смачивании наиболее чистого матричного материала дозированными количествами эталонных растворов элементов — примесей, высушивании образцов при относительно невысокой температуре и усреднении смесей растиранием в ступке [803]. Иногда материал прокаливают для приведения его к той же физико-химической форме, что и анализируемые образцы [880]. Состав исходного образца устанавливают одним из вариантов метода добавок [834]. Недостатками способа являются опасность появления в отдельных случаях неконтролируемых влияний различия физико-химических свойств проб и эталонов а также необходимость предварительного анализа используемых для синтеза компонентов, особенно материала основы. [c.361]

В книге изложены основы химии полупроводников, включая представления о зонах валентной, проводимости, природе химической связи, нарушении стехиометрического состава и фазовых свойствах полупроводников, а также физико-химический анализ полупроводниковых систем. Описаны методы получения поли- и монокристаллов полупроводниковых материалов, их химические, физико-химические, зласгрические и оптические свойства. Наряду с элементарными по гу-проводш1ками (германием, кремнием и др.) подробно исследуются многочисленные бинарные полупроводниковые соединения, а такж некристаллические полупроводники (стеклообразные и жидкие). 05-суждены современные методы очистки и контроля чистоты полупроводниковых материалов, а также рассмотрены- процессы травления полупроводников. [c.2]

КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА - физическая теория, изучающая общие закономерности движения и взаимодействия микрочастиц (элементарных частиц, атомных ядер, атомов и молекул) теоретическая основа современной физики и химии. К. м. возникла в связи с необходимостью преодолеть противоречивость и недостаточность теории Бора относительно строения атома. Важнейшую роль в разработке К. м. сыграли исследования М. Планка, А. Эйнштейна, Н. Бора, М. Борна и др. К. м. была создана в 1924—26 гг., благодаря трудам Л. де Бройля, Э. Шредингера, В. Гейзенберга и П. Дирака. К. м. является основой теории многих атомных к молекулярных процессоБ. Она имеет огромное значение для раскрытия строения материи и объяснения ее свойств. На основе К. м были объяснены строение и свойства ато MOB, атомные спектры, рассеяние света создана теория строения молекул и рас крыта природа химической связи, раз работаиа теория молекулярных спектров, теория твердого тела, объясняющая его электрические, магнитные и оптические свойства с помощью К. м. удалось понять природу металлического состояния, полупроводников, ферромагнетизма и множества других явлений, связанных с природой движения и взаимодействием микрочастиц материи, не объясняемых классической механикой, [c.124]

Вступление химии электродных процессов, или, как ее иначе называют, электродики , в современную стадию развития происходит во многих направлениях. В настоящее время кинетика электродных процессов трактуется с формальной полнотой в соответствии с кинетикой, разработанной в других областях для описания последовательных химических реакций, и ее место как части физической химии гетерогенных реакций достаточно выяснено. Старый эмпирический подход к решению прикладных коррозионных задач уступает в настоящее время место более глубокому пониманию процессов растворения, электрохимического окисления и пассивации металлов на основе электродной кинетики. Влияние потенциала на протекание электрохимических реакций рассматривается аналогично влиянию давления на кинетику гомогенных химических реакций в конденсированных фазах. Начинает учитываться связь между электрокатализом и свойствами материала электрода, рассматриваемого как гетерогенный катализатор, а также адсорбционное поведение промежуточных частиц и реагентов на поверхности, что обеспечивает научную основу для быстрого развития технологии прямого электрохимического превращения энергии. Двойной слой более не трактуется просто как аналог плоского конденсатора, а следовательно, становится более ясной роль адсорбции и ее связь с электродной кинетикой. Полупроводники перестали быть объектом изучения только физики твердого тела, поскольку стали рассматриваться свойства их поверхности, находящейся в контакте с раство- [c.8]

Первый цикл советских работ по электронной теории катализа оборвался со смертью Л. В. Писарл евского. Затем на протяжении более чем десяти лет по электронному механизму катализа не появлялось новых идей и обобщений ни у нас, ни за границей. Этот период покоя в электронной теории катализа, напротив, оказался очень продуктивным для развития электронной теории твердого тела. Наряду с развитием теории металлов (сверхпроводимость, теория магнитных свойств, теория сплавов и др.) был создан, в значительной мере трудами нашей советской физической школы А. Ф. Иоффе, новый, богатый приложениями раздел учения о твердом тело — физика полупроводников, теоретические основы которого были сформулированы Я. И. Френкелем и его учениками. Было установлено, что электрические свойства полупроводников регулируются микропримесями, отдающими и захватывающими электроны, а так ке отклонениями химического состава кристаллов от стехиометрии. Содержание и размещение микропримесей в твердом теле определяют концентрацию в нем электронов и электронных дырок и локальные изменения этой концентрации. [c.6]