Механизм собственной и примесной проводимости. Дефекты

Механизм собственной и примесной проводимости. Дефекты. На основе ковалентной природы химических связей в полупроводниках рассмотрим механизм возникновения собственной и примесной проводимости. [c.46]

Условия для существования примесных центров могут быть созданы различными способами, (а) Замещение атома основной решетки на элемент с нормально большей валентностью вызывает появление избыточного положительного заряда и связанного с ним электрона. Наиболее ярким примером примесей этого типа являются примеси в германии и кремнии. В ряду углерод, кремний и германий образуются ковалентные структуры с алмазной решеткой. Тепловое воздействие посредством фононного механизма может вызывать появление собственной проводимости в этих веществах. Однако если элемент с валентностью, которая нормально больше четырех, замещает атом в такой решетке, то плотность его электронного облака будет стремиться принять тетрагональное распределение, характерное для алмазной решетки. Чтобы была достигнута такая форма распределения электронного облака, элемент образует частично ионные связи, причем получается однократно заряженный ион совместно с квазисвободным электроном, расположенным около атома примеси. Энергия связи этого электрона меньше энергии связи в вакууме в К раз, где К — диэлектрическая постоянная среды. Следовательно, такие дефекты в основном ионизированы. Это характерно для полупроводников п-типа. (б) Замещение атома в решетке полуметалла на элемент с валентностью, нормально более низкой, производит эффект, обратный только что рассмотренному. Для того чтобы распределение электронного облака было близким к тетрагональному, элемент должен приобрести добавочный электрон, который он получает из кристаллической решетки вблизи от своего местоположения. В результате образуется положительная дырка, локализованная около атома примеси. Как и ранее, энергия связи положительных дырок станет меньше в К раз и, следовательно, дырки будут в основном ионизированы. Это типично для примесных дырочных полупроводников, (в) Вакансии в решетке и атомы или ионы в междуузлиях. Так как дефекты решетки подробно рассматриваются в другой главе этой книги (гл. 2), мы остановимся только на отдельных моментах. [c.171]

Радиационные эффекты в твердых телах [18]. При облучении ионных кристаллов и других изоляторов, например стекла, часто возникает интенсивное окрашивание. Это явление связывают с возникновением полос поглощения в результате захвата электронов дефектами решетки или атомами примесей. В соответствии с типом электронной ловушки различают полосы F, F, V и др. Энергетические уровни, на которых находится электрон в дефектах кристалла или примесных ионах, соответствуют центрам люминесценции со временем электрон может вернуться в основное состояние (на заполненную полосу), что сопровождается испусканием света в видимой области или в области ближнего ультрафиолета. Именно таков механизм сцинтилляций неорганических фосфоров, таких, как активированный таллием Nal или активированный серебром ZnS, которые находят все большее применение в качестве датчиков устройств, предназначенных для измерения излучений. В связи с практическими приложениями эффекта весьма существенно, что фосфор прозрачен для собственного люминесцентного излучения это обусловлено тем, что энергетические уровни центров люминесценции лежат ниже полосы проводимости (куда электрон может быть переброшен при поглощении фотона достаточно большой энергии). [c.129]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология