Определение валентности примесных атомов

Введение в кристаллический кремний примесных атомов фосфора, имеющих по пять валентных электронов, также нарушает энергетическую однородность кристалла. В этих условиях каждый атом фосфора уже при сообщении ему энергии порядка 4,4 кДж/моль способен ионизироваться, перебрасывая один из своих электронов в зону проводимости и превращаясь в положительно заряженный ион. Аналогично ведут себя в кристаллах кремния и германия примесные атомы мышьяка, сурьмы и золота, обычно называемые донорными примесями. Для получения полупроводника с определенной концентрацией носителей (электронов или дырок) необходимо, чтобы количество собственных переносчиков тока в кристалле было примерно на два порядка ниже. [c.89]

Если в полупроводнике с преобладающей ковалентной связью примеси замещают атомы основной решетки (твердый раствор замещения), то в зависимости от природы примесных атомов будет электронная или дырочная проводимость. Пусть в беспримесном кремнии (см. рис. 17) часть его атомов замещается фосфором. При этом атом фосфора также образует четыре ковалентные связи с ближайшими четырьмя атомами кремния, для чего ему необходимо затратить четыре электрона. Пятый валентный электрон фосфора может быть отдан кристаллу кремния. Отдача электрона происходит легко," так как атом фосфора попадает в среду с определенным значением диэлектрической постоянной. Однако для этого требуется затратить небольшую энергию, которая и будет энергией активации донорных атомов фосфора. В результате появляются свободные носители тока — электроны, и кремний становится примесным полупроводником с п-прово-димостью. Возникновение проводимости п-типа у кремния, легированного фосфором, показано на рис. 23. [c.47]

Исходя из приведенных выше критериев донорной и акцепторной активности, можно ожидать, что определенный примесный атом будет в одном положении действовать как донор, а в другом как акцептор, проявляя таким образом амфотерные свойства. Такие случаи действительно известны междоузель-ная медь в PbS действует как донор, тогда как атом меди, замеш,ающий РЬ, действует как акцептор [29]. Обнаружено также, что подобным образом ведет себя Li в ZnO [32]. Si (с четырьмя валентными электронами), замещая Ga (с 3-мя валентными электронами), в GaAs действует как донор, но при замещении As (с пятью валентными электронами) действует как акцептор [21]. [c.158]

Наличие примесей обычно затрудняет проявление полупроводниковых свойств (из-за заполнения ряда нижинх подуровней зоны проводимости электронами примесных элементов). Поэтому полупроводники почти всегда подвергают самой тщательной очистке. Одиако зате.м их часто в ювь загрязняют ничтожными количествами определенных примесей, уровни которых располагаются между валентной зоной и зоной проводимости самого полупроводникового вещества. Подбирают эти примеси таким образом, чтобы усилить либо электронную, либо дырочную проводимость. Первое обычно достигается добавками веществ, сравнительно легко теряющих электроны, второе — сравнительно легко их захватывающих. Например, замена атома 51 (4 внешинх электрона) атомом Аз (5 внешних электронов) в кристалле крег.. г.ня способствует уснлеиню его электронной проводимости, а замена ато .том В (3 внешних электрона) — усилению дырочной проводимости. [c.94]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология