Уровень примесный

Рис. 73. Модель образования электронной примесной проводимости в кремнии и германии а — в плоском изображении б — в зонной энергетической диаграмме д — донорный уровень — энергия активации донора 1+ — за-

При обычной (комнатной) температуре концентрация положительно заряженных дырок, возникших при введении атомов галлия, намного выше концентрации дырок, возникших в результате термического возбуждения электронов и перехода их в зону проводимости. Поэтому уровень примесной проводимости существенно выше уровня собственной проводимости. Следовательно, проводимость в этом случае определяется концентрацией атомов галлия. С ростом температуры концентрация собст- [c.79]

Схема импульсного рубинового лазера показана на рис. 5.2, а. Лазер состоит из рубинового стержня 1, импульсной лампы-вспышки 2, электрода поджигав и двух источников питания системы поджига и лампы вспыщки 5. Уровни энергии встроенных в решетку оксида алюминия (А12О3) примесных атомов хрома (Сг +) с концентрацией 0,05% показаны на рис. 5.2, б. При активации импульсом света лампы-вспышки (накачке) электроны переходят из основного состояния 1 на полосу 2, а с этой полосы за очень короткое время в результате взаимодействия с кристаллической решеткой переходят на узкий нижележащий уровень 3. [c.98]

В ионных кристаллах основному состоянию доноров отвечает положительный эффективный заряд, а акцепторов — отрицательный. Так, при добавлении донорной примеси в ионный кристалл с дефектами Шоттки компенсация положительного заряда примеси осуществляется катионными вакансиями. Так как энергетический уровень примесного донора обычно лежит вблизи дна запрещенной зоны, а уровень катионной вакансии в ионных кристаллах расположен гораздо ниже и зачастую близок к потолку валентной зоны (см. рис. 5.1,6), избыточный валентный электрон донора в его основном состоянии захватывается катионной вакансией, обеспечивая ей отрицательный эффективный заряд. Поэтому в основном состоянии такой примесный кристалл в отличие от полупроводника не содержит электронов в зоне проводимости. [c.137]

В примесных полупроводниках (и диэлектриках), как мы видели (см. рис. 101), в запрещенной зоне возникают локальные энергетические уровни (донорные, акцепторные и уровни прилипания , обусловленные дефектами структуры), в связи с чем вероятность рекомбинации (через локальные уровни) возрастает. Рекомбинацию через локальные уровни (центры рекомбинации) можно определить как переходы зона — локальный уровень — зона (рис. 180, г). [c.433]

При низких температурах, т. е. после охлаждения, дело обстоит иначе. Распределение Ферми при низких температурах сужается электроны стремятся занять наиболее низкие, а дырки наиболее высокие свободные уровни. Грубо говоря, при низких температурах все уровни, располагающиеся выше уровня Ферми, будут свободными, а все уровни ниже — занятыми. В результате, как правило, примесные ионы оказываются только в одном валентном состоянии, самое большее — в двух, причем появление двух валентных состояний вместе возможно только тогда, когда положение уровня Ферми приблизительно совпадает с центром запрещенной зоны. В кристаллах без примесей положение уровня Ферми определяется собственными дефектами. Оно может изменяться в пределах, зависящих от положения уровней собственных доноров и акцепторов. При наличии примесных атомов эти пределы могут расширяться, причем примесные доноры, уровни которых располагаются выше уровней собственных доноров, повышают верхнюю границу до положения уровня примесного донора, а примесные акцепторы, уровни которых находятся ниже уровней собственных акцепторов, снижают нижнюю границу до положения уровня примесного акцептора. Отсюда вытекают интересные последствия, касающиеся возможных валентных состояний примесного атома в охлажденном кристалле. Если примесные атомы являются донорами, то их валентность может изменяться только тогда, когда их донорные уровни лежат выше самых низких собственных акцепторных уровней. Это означает, что примесь в таком случае может находиться в виде центров или F (или в виде F", если рассматривается двойной донорный уровень). Когда уровень примесного донора расположен ниже самого низкого уровня собственного акцептора, он всегда занят, т. е. атом примеси оказывается восстановленным. [c.510]

Определим среднее число электронов и дырок на примесных уровнях. Будем полагать, что па каждом уровне может находиться только один электрон или одна дырка. Так как возможны два состояния электрона, отличающиеся по ориентации спина, для данного примесного уровня допустимы следующие три варианта уровень не занят, уровень занят электроном с положительным спином, уровень занят электроном с отрицательным спином. Энергию электрона на -м акцепторном уровне обозначаем ел., на /-м донорном уровне ед — ед. (см. рис 28, г). Вначале обсудим вопрос о состоянии электронов на акцептор ных уровнях. Будем рассматривать как систему частицу на -м акцеп торном уровне. Электроны с различной ориентацией спина будем счи тать частицами разного типа. Пусть N 2 соответственно числа элект ронов с положительным и отрицательным спином на данном уровне Возможны следующие значения чисел заполнения [c.197]

Атомы примеси вносят в Энергетический спектр кристалла все свои энергетические уровни, как занятые электронами, так и свободные. Если концентрация примеси мала, расстояния между ее атомами велики, и переходы электронов между примесными атомами, таким образом, исключаются, то в энергетическом спектре появляются обособленные, локальные уровни. Если же концентрация примеси достаточно высока, т. е. атомы примеси сближены и взаимодействуют друг с другом, то примесные уровни сливаются в зоны, которые размещаются в запрещенной зоне или накладываются на ближайшие незанятые уровни в разрешенных зонах. Таким образом добавляются новые уровни и зоны. Мало того, под влиянием примеси исходные энергетические зоны кристалла изменяются, уровень Ферми смещается. Словом, образуется новый, более -сложный энергетический спектр, отвечающий новой конфигурации электронов, которая возникает в результате изменения состава вещества. Это значит, что исходное — чистое вещество и вещество, полученное добавлением к нему примесей — разные твердые химические соединения, разные твердые вещества, относящиеся друг к другу как исходное соединение и продукт его химического превращения. [c.115]

При высоких температурах это соотношение выполняется, при низких большую роль по сравнению с собственной играет так называемая примесная электропроводность. Атом примеси может отдавать свой электрон (быть донором). Если энергетический уровень электрона примеси окажется вблизи от верхней зоны, то электрон может от примеси перейти в верхнюю зону и превратиться в электрон проводимости. Такие полупроводники называются полупроводниками /г-типа, или электронными. [c.518]

Энергия возбуждения электрона примеси может оказаться меньше Q, поэтому при низких температурах примесная проводимость больше собственной. Если атом примеси может принять электрон (атом—акцептор) и уровень этого электрона лежит вблизи потолка нижней зоны, то электрон из заполненной зоны может перейти к примеси. В результате в нижней зоне образуется дырка и возникает полупроводник"р-типа. [c.518]

Аналогичные явления должны возникать и на интересующих нас границах. Для конкретности рассмотрим границу металл— примесный я-полупроводник. Если уровень электронов примесных атомов выше максимальной энергии электронов металла, то электроны из полупроводника должны переходить в металл до тех пор, пока возникшая из-за этого перехода разница потенциалов [c.519]

Аналогичные явления должны возникать и на интересующих нас границах. Для конкретности рассмотрим границу металл — примесный -полупроводник. Если уровень электронов примесных атомов выше максимальной энергии электронов металла, то электроны из полупроводника должны переходить в металл до тех пор, пока возникшая из-за этого перехода разница потенциалов не скомпенсирует разницу уровней. В результате этого вблизи поверхности полупроводника возникает слой (толщина х) объемного заряда. [c.657]

Спонтанная люминесценция включает переход (излучательный, а чаще безызлучательный) на энергетический уровень, с которого происходит излучение (рис. 180, б). Этот вид люминесценции характерен для сложных молекул в парах и растворах и для примесных центров в твердых телах (см. гл. V). Особый случай представляет люминесценция, обусловленная переходами из экситонных состояний (см. рис. 175, а). [c.432]

Катализаторы-полупроводники. Согласно электронной теории Г. к., каталитич. активность полупроводников связа на с объемной концентрацией носителей тока (электронов и дырок). Адсорбция частицы на пов-сти полупроводника приводит к образованию дополнит, (примесного) энергетич. уровня в запрещенной зоне. Переход электрона или дырки на этот уровень изменяет их объемную концентрацию и св-ва пов-сти (напр., работу выхода электрона), на к-рой возникают заряженные центры, участвующие в каталитич. превращении. Можно представить, напр., что дегидрирование изопропилового спирта происходит по механизму [c.539]

Электроны проводимости и дырки, возникновение к-рых явилось следствием тепловых флуктуаций в условиях термодинамич. равновесия, наз. равновесными носителями заряда. При наличии внеш. воздействия на П. (освещение, облучение быстрыми частицами, наложение сильного электрич. поля) может происходить генерация носителей заряда, приводящая к появлению избыточной (относительно термодинамически равновесной) их концентрации. При появлении в П. неравновесных носителей возрастает число актов рекомбинации и захвата электрона из зоны проводимости на примесный уровень в запрещенной зоне ( захват носителей). После прекращения внеш. воздействия концентрация носителей приближается к равновесному значению. [c.56]

Простейшая зонная схема для люминофоров полупроводникового типа показана на рис. IV. 1. Энергетические уровни и Аа, возникающие при введении активатора, располагаются в запрещенной зоне II. Наряду с уровнями активатора в запрещенной зоне существуют уровни захвата электронов (Л), обусловленные различными дефектами (в частности, примесными). Так как природа ловушек различна, то уровни захвата могут иметь различную Глубину. Уровень А соответствует невозбужденному состоянию активатора (основной уровень) и в этом состоянии заполнен, а уровни (возбужденный уровень) и уровень Л свободны, [c.73]

Отсюда следует, что при рассмотрении процесса генерации — рекомбинации в примесном полупроводнике запрещенную зону можно условно разделить на три области среднюю область и две области, одна из которых прилегает к валентной зоне, а другая — к зоне проводимости (рис. 38). Ширина последних двух областей одинакова и равна расстоянию между уровнем электрохимического потенциала электронов [Хэ и ближайшей к нему зоны (проводимости или валентной). Если энергетический уровень ловушек находится в средней из выделенных областей, то коэффициент рекомбинации имеет максимальное значание и не зависит от положения этого уровня. Когда уровень ловушек находится в одной из крайних областей, коэффициент рекомбинации существенно зависит от положения уровня —При этом, так же как и у собственного полупроводника, скорость процесса уменьшается, по мере приближения уровня —к любой из основных зон (см. рис. 38). [c.144]

Если над валентной полосой и близко от нее расположен примесный уровень, не занятый электронами 1 на рис. 245, а), то из валентной зоны на Этот уровень могут перейти электроны, и в валентной полосе появятся дырки (обозначенные кружками), в результате чего вещество приобретает свойства полупроводника / -тииа. Соответствующие примесные уровни называются акцепторными. [c.216]

Если под полосой проводимости близко от нее расположен примесный уровень 2 на рис. 24516), занятый [c.216]

Уровень проводимости примесных полупроводников. может точно определяться концентрацией вводимой примеси. Это используют при синтезе материалов с определенным уровнем проводимости. Что касается собственных полупроводников, то уровень нх проводимости существенно зависит от температуры и наличия случайных примесей. [c.80]

Пример. В продажном хлороформе содержится % этанола, используемого в качестве стабилизатора. Требуется оценить уровень сигналов примесного этанола в стандартном спектре С, если чувствительность спектрометра по стандартной методике составляет 50 1 (для 90%-ного этилбензола). [c.157]

Сварочные электроды, изготовляемые с применением в качестве связующего жидкого стекла, предназначены для ручной дуговой сварки. Электрод представляет собой металлический стержень с нанесенным на его боковую поверхность специальным покрытием из различных порошкообразных материалов со связующим (жидким стеклом). Требуемый уровень технических свойств электродов определяется составом проволоки, химическим и фазовым составом Электродной массы, а также составом и свойствами применяемого в качестве связующего жидкого стекла, гранулометрическим составом порошковых компонентов массы, присутствием примесных компонентов, тщательностью усреднения массы, соблюдением режимов твердения электродных масс. Порошковые компоненты электродных масс в зависимости от марки и класса электродов включают вещества различной химической природы, такие как мрамор, плавиковый шпат, ферросплавы (ферромарганец, ферротитан, ферросилиций, феррованадий и др.), соду, поташ, полевые шпаты, магнезит, порошкообразные металлы, органические вещества и т. д. [c.207]

Обычные ионы. Удаляемый электрон является валентным электроном. Обычные ионы образуются из атомов, расположенных нормальным образом в решетке. При этом в валентной зоне происходит исчезновение заряда, называемое процессом образования положительной дырки . Если электрон удаляется из атома, соответствующего примесному уровню (примесные или междоузельные атомы), то возникает акцепторный уровень. [c.208]

Различают два рода примесей — донорные и акцепторные. Донорным примесям соответствуют локальные примесные уровни, находящиеся близ дна зоны проводимости (уровень D, рис. L10, б). С этих уровней электроны могут сравнительно легко переходить в зону проводимости, становясь свободными носителями тока. Акцепторные примеси вызывают появление локальных энергетических уровней близ верхнего края валентной зоны (уровень Л, рис. 1.10, в). При переходе электрона из валентной зоны на акцепторный уровень образуется свободная дырка в валентной зоне. В отличие от собственных, у примесных полупроводников концентрации свободных электронов и дырок, очевидно, могут не совпадать. В примесном полупроводнике, содержащем преимущественно донорные уровни, не [c.26]

Поэтому если рассматривают переход из заполненной зоны в зону проводимости и можно пренебречь электронами, переходящими с локальных уровней, то при ТфО уровень Ферми расположится примерно посередине между свободной и заполненной зонами. С другой стороны, если основная часть электронов в зоне проводимости возникает в результате переходов электронов с локальных уровней, уровень Ферми расположится в середине интервала, разделяющего локальный уровень и дно зоны проводимости, как это показано на рис. 30. Такие локальные уровни, которые при Г=О заполнены электронами, а при 7 >0 служат источниками электронов для зоны проводимости, называются донорными уровнями. Примерами донорных уровней могут служить центры или примесные атомы, отдающие электроны с небольшой затратой энергии. [c.139]

Уровень легирования мал (содержание примесей не более 10 см ) взаимодействие между примесными атомами практически oт yт tвyeт, и газ носителей заряда должен подчиняться статистике Больцмана. [c.244]

Природа МКК сложна н определяется многими факторами [15, 16]. По современным представлениям основными причинами МКК являются обеднение границ зерен хромом и другими легирующими элементами за счет образоваиия и выделения по границам зерен карбидов хрома, или 6-феррнта либо о-фазы растворение избыточных фаз, возникновение сегрегаций по границам зерен, повышенный уровень дефектности решетки по границам зерен аусте-нита. В зависимости от окислительных условий среды МКК протекает по тому или иному механизму. Так, в восстановительных средах основной причиной МКК считается обеднение границ зерен хромом, а в сильиоокнслитель-ных средах—отрицательное влияние сегрегаций таких примесных элементов, как кремний, фосфор и др. [c.316]

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]

В настоящее время уровень развития теории химии твердых тел позволяет целенаправленно синтезировать новые материалы, а также прогнозировать их физико-химические свойства. Например, важнейшая часть рубинового лазера — кристалл рубина, который преобразует полихроматическое излучение в монохроматическое— когерентный луч. Химический состав и структура рубина соответствуют -корунду. Характерной окраске и специфическим свойствам такой кристалл обязан примесным ионам Сг + (примесь 0,05% СгзОз), которые замещают часть ионов АР+. Облучение инициирует колебание ионов Сг +, которые генерируют вторичное уже когерентное излучение. Остальная масса кристалла играет пассивную роль — является проводящей прозрачной средой. Поэтому при создании ла.черов материаловедческая задача выглядела так рабочий кристалл должен быть прозрачен для света и [c.49]

Параметры, входящие в уравнения магнитно-фильтрационной очистки, например в (236) и (237), можно условно разделйть на две группы пассивные и активные. Пассивные параметры — это те, которые практически не поддаются изменению при реализации очистки доля активной фракции примесей X, магнитная восприимчивость примесных частиц к, размеры частиц 5, вязкость очищаемой среды т . Активные параметры -это те, которыми можно управлять, устанавливая и прогнозируя тот или иной уровень очистки напряженность намагничивающего поля Я, длина насадки скорость фильтрования V (объективнее параметр, размер гранул насадки а в более общем случае — и магнитные свойства самой насадки. [c.118]

Растворение окиси лития в NiO сопровождается образованием твердых растворов замещения, в которых узлы двухвалентных катионов Ni + заняты однозарядными катионами Li+. Нейтральность решетки обеспечивается одновременным образованием равного количества катионов Ni +. При низких температурах катионы Li+ связаны с катионами Ni +. С ростом температуры катион Ni + может оторваться от Li+ и стать свободным. Акцепторный уровень лития в этом случае будет занят электроном. Акцепторный уровень, занятый электроном, т. е. катион лития, окруженный катионами Ni +, можно рассматривать в качестве наиболее благоприятной комбинации для адсорбции кислорода. Растворение окиси лития увеличивает число активных центров для адсорбции газов акцепторов электронов и тем самым ускоряет ее. Труднее найти объясне1ше для изменения в скорости адсорбции газов — доноров электронов СО и С2Н2, которое полностью согласовалось бы со всеми экспериментальными фактами. Наиболее логичным кажется предположение, что катионы N 3+ на ближайших катионных узлах к Li+ теряют свою реакционную способность. Это согласуется с полным отравлением поверхности по отношению к адсорбции этих газов при концентрации лития 0,4 ат% Li, когда расстояние между двумя примесными катионами составляет менее шести катионных узлов в этих условиях каждый катион Ni + находится в зоне влияния катионов Li+. [c.86]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология