Полупроводники облучение

Существуют внутренний и внешний фотоэффекты. Внутренний фотоэффект сопровождается изменением или подвижности, или концентрации носителей заряда в диэлектриках и полупроводниках и положен в основу действия вентильных фотоэлементов и фотосопротивлений. Внешний фотоэффект сопровождается эмиссией электронов с поверхности материала, из которого изготовлен фотокатод фотоэлемента. Приложение напряжения и облучение фотокатода вызывает появление в цепи тока, который прямо пропорционален интенсивности света при определенных ее значениях. Характеристики некоторых типов фотоэлементов приведены в табл. И. [c.145]

Основные характеристики некоторых, наиболее широко употребляемых полупроводниковых материалов приведены в табл. 34. Общим свойством всех указанных материалов является ковалентный или близкий к ковалентному характер связей, реализуемых в их кристаллах. Ширина запрещенной зоны зависит от энергии этих связей и структурных особенностей кристаллической решетки полупроводника. У полупроводников с узкой запрещенной зоной, таких, например, как серое олово, черный фосфор, теллур, заметный перенос электронов в зону проводимости возникает уже за счет лучистой энергии, в то время как для полупроводниковых модификаций бора и кремния требуется довольно мощный тепловой или электрический импульс, а для алмаза II — даже облучение потоками микрочастиц большой энергии или у-облучение. Лишь некоторые из полиморфных форм кристаллов обладают полупроводниковыми свойствами. Так, полупроводниковый эффект наблюдается лишь у одной из трех возможных полиморфных форм кристаллических фосфора и мышьяка и лишь у двух из четырех кристаллических модификаций углерода. [c.311]

Такие типичные полупроводники, как кремний и германий, уже при комнатной температуре обладают некоторой проводимостью, хотя она приблизительно в 10 раз меньше, чем у металлов. Хотя при нагревании увеличиваются тепловые колебания ядер атомов, но этот эффект с избытком компенсируется увеличением количества электронов в зоне проводимости. Таким образом, в противоположность металлам проводимость полупроводников растет с повышением температуры. Электроны преодолевают запрещенную зону не только при тепловом воздействии, но и при облучении светом определенной длины волны. Такое явление называется фотопроводимостью. [c.203]

Пример. Определение следовых количеств фосфора в иоде имеет важное техническое значение при получении кремния высокой чистоты, применяемого в качестве полупроводника, из тетраиодида кремния. Так же как фосфор, иод существует в природе только в виде одного изотопа. Изотоп ксенона, образующийся при облучении иода нейтронами, распадается с периодом полураспада 25 мин, а образующийся из фосфора изотоп серы — с периодом полураспада 14,3 сут. Через 24 ч после облучения активность иода составляет 10 исходной величины, и на фоне активности фосфора ею можно пренебречь. [c.389]

Электронным парамагнитным поглощением обладают вещества, имеющие неспаренные электроны. К ним относятся 1) ионы с частично заполненной внутренней электронной оболочкой, например ионы переходных элементов Ы-, 4й-, 5(1-, 4/-, 5/-) 2) органические и неорганические свободные радикалы, среди них многие неорганические радикалы, образующиеся при облучении (РОз , АзО з , N03 , 50з ), а также ряд неорганических молекул (СЬО, СЮг, СЮз, N0 и др.) с нечетным числом электронов 3) атомы с нечетным числом электронов (галогены, водород) 4) центры окраски, которые представляют собой электроны или дырки, захваченные в различных местах кристаллической решетки 5) металлы и полупроводники вследствие наличия в них свободных электронов. [c.204]

При прохождении тяжелых ядер, разогнанных до больших значений энергии, в объеме любых непроводящих материалов образуются треки (в металлах и полупроводниках они не образуются). В частности, в полимерах по пути прохождения частиц разрываются полимерные цепи и появляются активные химические группы. Не обнаруживаемые даже электронной микроскопией деструктивные изменения можно усилить ультрафиолетовым облучением пленки. Различия в химической активности полимера на поверхности и по траектории частиц проявляются при травлении пленки. В зависимости от используемого полимера под воздействием щелочи или окислителя в пленке образуются каналы цилиндрической формы. Для облучения полимера используют тяжелые осколки, образующиеся при делении Наиболее совершенная технология получения ядерных фильтров разработана Г. Н. Флеровым с сотр., предложившими облучать пленки ускоренными на циклотроне ионами ксенона. Так как все ионы Хе в циклотронном пучке обладают одинаковой энергией, то все поры, образующиеся после травления щелочью или окислителем, должны обладать одинаковыми размерами. В промышленном масштабе выпускаются поликарбонатные или лавсановые ядерные фильтры с размерами пор от 0,05 до [c.25]

Кристаллы некоторых элементов, например кремния и германия, отличаются тем, что связь между составляющими их атомами имеет частично ковалентный характер. Поэтому в таких кристаллах электроны из валентной зоны не могут легко переходить в зону проводимости, как в металлах. Между этими двумя зонами существует запрещенная зона, через которую электроны должны перескочить , чтобы попасть в зону проводимости. Такие скачки в подобных твердых телах, которые называются полупроводниками, могут осуществляться лишь в результате некоторого возбуждения, вызываемого, например, облучением светом. При этом происходит разрыв ковалентной связи между соседними атомами и освобождаются электроны. Именно эти электроны переходят в зону проводимости и обеспечивают электропроводность. Выше уже упоминалось, что ковалентная [c.164]

Металлы при облучении светом практически не изменяют проводимость, так как число электронов проводимости в них не изменяется. Дальше мы остановимся на причинах большой чувствительности полупроводников к дефектам строения кристаллов и к нарушению состава, чем они также сильно отличаются от металлов. [c.236]

Для прохождения тока в металлах не требуется иного воздействия, кроме на-ложения электрического поля, так как валентная зона в них не заполнена или перекрывается зоной проводимости. Но чтобы возбудить проводимость Б полупроводнике, необходимо электрону заполненной валентной зоны сообщить энергию, достаточную для преодоления запрещенной зоны. При этом электрон будет переброшен из верхнего края валентной зоны в свободную зону и у полупроводника появится электрическая проводимость. Чем меньше ширина запрещенной зоны и выше температура или интенсивность облучения полупроводника фотонами, тем выше его проводимость. [c.266]

Пластинка такого полупроводника, поставленная вместо люминесцентного экрана, мгновенно запечатлевает картину внутренних органов пациента. Время просвечивания сокращается в 100 раз и соответственно уменьшается доза облучения. И хотя изображение на полупроводящем стекле спустя некоторое время исчезает, у врача-рентгенолога достаточно времени, чтобы поставить диагноз. [c.521]

Известный интерес представляет фотохимический способ получения водорода, основанный на процессах фотолиза воды, т, е. разложение ее светом. Представим себе, что в воду погружено два электрода, один из которых является полупроводником, а второй— металлом. Если полупроводник подвергать солнечному облучению, то кванты света генерируют в нем свободные электроны. Последние, покидая привычные места, оставляют дырки, т, е. частицы с положительным зарядом. Далее дырки мигрируют к границе электрода с раствором и, встречаясь там с гидроксид-нонами, образуют кислород. Что касается электронов, то они по внешней цепи переходят к металлическому электроду, на поверхности которого восстанавливается водород. Эти процессы можно выразить следующим образом. [c.84]

Следует отметить, что возникающие под действием радиации дефекты в твердых телах обычно исчезают в результате повьппения температуры ( отжига ). Повышение температуры обычно нейтрализует влияние облучения, так как энергия активации для устранения таких дефектов может быть весьма низкой — менее 1 эв [33]. Это явление имеет важное значение при использовании облучения в каталитических процессах. Создание остаточных дефектов в катализаторах, применяемых для высокотемпературных процессов, обычно встречает большие трудности. В твердых веществах с высокой подвижностью электронов, например в металлических проводниках, электронные дефекты эффективно устраняются простым отжигом. В полупроводниках или изоляционных материалах подобные дефекты сохраняются более длительное время. Как правило, дефекты решетки, вызываемые облучением, будут сохраняться тем дольше, чем больше энергия решетки твердого вещества или чем выше твердость этого вещества. [c.121]

Св-ва металлов изменяются в зависимости от повреждений кристаллич. решетки. Одиночные дефекты обычно упрочняют металл, но снижают его пластичность. Электрич. сопротивление металлов или сплавов возрастает за счет образования дефектов, хотя в сплавах возможно и уменьшение электрич. сопротивления, если радиац. воздействие приводит к упорядочению структуры. В полупроводниках всегда имеется нек-рая равновесная при определенной т-ре концентрация точечных дефектов. Под действием облучения она увеличивается, что приводит к изменению электрич, и оптич. св-в полупроводников. [c.149]

Неравновесное распределение электронов и дырок служит причиной возникновения фотосорбции (повышение сорбционной способности твердого тела при облучении светом) и протекания реакций окисления-восстановления с участием адсорбированных на поверхности молекул. Движущей силой химических процессов на фотовозбужденных полупроводниках является перенос заряда от поверхности к адсорбату или наоборот [c.147]

Динамическим методом Арнольду с сотр. [80] удалось обнаружить интересный эффект, который прямо подтверждает зависимость молекулярных сил от спектральных свойств взаимодействующих тел, Металлизация полупроводника кремния при его облучении белым ветом (вследствие внутреннего фотоэффекта — перехода части электронов в зону проводимости) вызывала соответственно и рост сил молекулярного притяжения. [c.99]

Таким образом, все факторы (давление, кристаллизация, ориентация), приводящие к увеличению межмолекулярного взаимодействия, повышают электрическую проводимость полимерных полупроводников. Это указывает на определяющее влияние межмолекулярных перескоков носителей на проводимость данных веществ. О влиянии пространственной структуры цепей сопряжения на электрическую проводимость полимерных полупроводников свидетельствуют результаты работ Бах и Ванникова [47]. В этих работах исследовались образцы полиэтилена и поливинилацетата, подвергавшиеся облучению и последующей термообработке. Оказалось, что таким путем можно повысить электрическую проводимость типичного диэлектрика — полиэтилена до 10-2 См/м. При постоянной дозе облучения цепи сопряженных двойных связей охватывают тем больший объем [c.68]

Получение сверхчистых металлов и соединений, теплостойких и сверхпрочных материалов, разработка эффективных катализаторов, переработка минерального сырья, получение взрывчатых веществ и твердых видов топлива, создание новых и совершенствование традиционных металлургических и химико-технологических процессов, синтез материалов, устойчивых к высокоэнергетическому облучению, поиск новых полупроводников и материалов для микроэлектроники — это далеко не полный перечень технологических проблем, прогресс в решении которых невозможен без развития и использования общих закономерностей химии твердого тела. Поэто- [c.5]

В отличие от обычных (нерадиационных) каталитических процессов донорно-акцепторного типа наибольший радиационно-каталитический эффект должен быть при использовании диэлектриков и плохих полупроводников (силикагель, А1гОз, MgO, ZnO и т.п.). При воздействии нейтронов и тяжелых заряженных частиц эффект может быть больше, чем при обработке V-лучами или быстрыми электронами. С ростом температуры облучения и реакции влияние облучения на каталитическую активность уменьшается. Большое значение имеют доза облучения и энергия излучения. [c.195]

Примером более слол<ного анализа является определение примесей в металлическом германии свойства этого материала, применяющегося, например, в качестве полупроводника для детекторов, чрезвычайно сильно зависят от присутствия очень малых количеств примесей других элементов. Для определения микропримесей редкоземельных элементов, сурьмы, молибдена, меди и др. поступают следующим образом . В ядерный реактор вводят испытуемый образец германия и чистый образец с известным количеством введенных примесей. После облучения образцы растворяют, вводят в качестве носителей-коллекторов нерадиоактивные изотопы определяемых элементов. Германий отгоняют в виде легколетучего тетрахлорида, а остаток подвергают разделению химическими методами, осаждая отдельно группу редкоземельных элементов, отдельно сурьму, медь и другие определяемые элементы. Активность выделенных фракций сравнивают с активностью фракций эталона и на этом основании вычисляют содержание микропримесей в испытуемом образце. Таким методом удается определить миллионные доли процента примесей редкоземельных элементов— до З-Ю / о сурьмы, молибдена и др. [c.21]

Карбин впервые был получен синтетически, но позднее обнаружен и в природе. Это черный мелкокристаллический порошок, относящийся к наиболее стабильной форме углерода. По электрическим свойствам карбин является полупроводником, его электрическое сопротивление при облучении светом резко уменьшается. Различают а-карбин и /3-карбин. Первая аллотропная модификация карбина представляет собой линейную полимерную цепь из ацетиленовых фрагментов (полиин) [c.407]

Некоторые элементарные металлоиды отличаются полупроводниковыми свойствами. Эти свойства обусловлены особым состоянием электронов в кристаллической решетке полупроводников. Каждый атом металлоида в кристалле связан с другими атомами ковалентной связью. В кристаллах полупроводников валентные электроны закреплены в атомах непрочно и под влиянием нагревания или облучения могут, возбуждаясь, отрываться от связываемых ими атомов и свободными уходить в междуузлия решетки. Наличие свободных электронов в кристаллах металлоидов сообщает им некоторую электронную проводимость. При переходе электрона в свободное состояние у данного атома остается свободная орбиталь или так называемая д ы р к а . Эта дырка может заполниться при перескоке валентного электрона соседнего атома, в котором тогда возникает новая дырка. Если при наложении электрического поля свободные электроны будут передвигаться к положительному полюсу, то дырки будут передвигаться к отрицательному полюсу. Это передвижение дырок, равносильное передвижению положительных зарядов, сообщает кристаллам металлоидов еще так называемую дырочную проводимость. В совершенно чистом полупроводнике в каждый данный момент число дырок равно числу свободных электронов. Однако вследствие того, что подвижности электронов и дырок различны, значения электронной (п) и дырочной (р) проводимости в общей электропроводности чистого металлоида (значение которой очень невелико) не равны друг другу. Соотношение между числами свободных электронов и дырок в кристалле металлоида можно изменить, если в металлоид ввести даже очень незначительную примесь другого металлоида или, наоборот, металла. Пол у проводимость отличается от обычной металлической электропроводности не только своей малой величиной. Она увеличивается с повышением температуры и сильно зависит от освещения полупроводника. Наиболее же существенным признаком полупрово-димости является крайняя чувствительность к наличию примесей даже в самых ничтожных количествах. [c.44]

Явление фотоэффекта, открытое в 1887 г. Герцем и детально исследованное А. Г. Столетовым, состоит в том, что металлы (или полупроводники) при действии на них света испускают электроны. Объяснить фотоэффект исходя из волновой теории света невозможно. Расчет показывает, что ввиду незначительных размеров электрона количество энергии, сообщаемое падающими на него электромагнитными волнами, так мало, что при освещении солнечным светом потребовалось бы облучение по крайней мере в течение нескольких часов для того, чтобы электроны накопили энергию, достаточную для выхода из металла (и то при отсутствии передачи поглощенной электронами энергии атомам). Однако вылет электронов наблюдается сразу же после освещения металла. Кроме того, согласно волновой теории, энергия 3 электронов, испускаемых металлом, должна быть пропорциональна интенсивности падающего света. Однако было установлено, что 3 от интенсивности света не зависит, а зависит от его частоты, увеличиваясь с ростом V возрастание интенсивности приводит лишь к увеличению числа вылетающих из ieтaллa электронов. [c.20]

В заключение заметим, что полупроводники, в которые введена какая-либо примесь при определенной температуре, могут оказаться в неравновесном состоянии при рабочей температуре прибора. Это состояние может сохраняться (иногда долго при низкой температуре— ложное равновесие) или медленно изменяться, потому что процессы в твердых телах требуют значительной энергии активации. Однако под влиянием локального нагрева в том или другом полупроводниковом устройстве под влиянием облучения или под действием каталитического центра может начаться более быстрое изменение (диффузионное перераспределение вещества, выкристаллизация избытка примеси и т. п.). В результате теряется надежность устройства, так как изменяются его параметры. Все сказанное выдвигает определенные требования, касающиеся условий и методов приготовления полупроводников, пригодных для обеспечения надежной работы приборов. [c.246]

Другой характерной особенностью зонной структуры кремния является то, что следующая вакантная 4я-зона не перекрывается с валентной на межатомных расстояниях г = Го, а отделена от последней зоной запрещенных энергий АЕ. Электроны, находящиеся в валентной зоне, участвовать в электрической проводимости не могут, так как в этой зоне все состояния заняты. Для возбуждения электрической проводимости необходимо любым путем (нагревание, облучение) сообщить электронам энергию, равную АЕ (рис. 90, б). Тогда возбужденные электроны попадают в свободную 4в-зону, которая называется зоной проводимости, и становятся способными участвовать в электрической проводимости. Энергетический промежуток между верхним краем (потолком) валентной зоны и нижним краем (дном) зоны проводимости (АЕ) называется шириной запрещенной зоны. Эта величина представляет собой важнейшую характеристику кристаллического вещества. В зависимости от ширины запрещенной зоны все кристаллические вещества подразделяются на три класса металлы, полупроводники и изоляторы (диэлектрики). В мета.ллах ширина запрещенной зоны равна нулю, так как заполненная и свободная зоны перекрываются между собой и, в сущности, валентная зона одновременно будет и зоной проводимости. Именно способность валено ных электронов в металлах к свободному перемещению по всему объему кристалла и обусловливает их высокие электрическую пройодимость и теплопроводность. [c.191]

Ф. обычно включает 1) нанесение фоторезиста на металл, диэлектрик или полупроводник методами центрифугирования, напыления или возгонки 2) сушку фоторезиста при 90-110 °С для улучшения его адгезии к подложке 3) экспонирование фоторезиста видимым или УФ излучением через фотошаблон (стжло, кварц и др.) с заданным рисунком для формирования скрытого изображения осуществляется с помощью ртутных ламп ( и контактном способе экспонирования) или лазеров (гл. обр. при проекц. способе) 4) проявление (визуализацию) скрытого изображения imeM удаления фоторезиста с облученного (позитивное изображение) или необлученного (негативное) участка слоя вымыванием водно-щелочными и орг. р-рителями либо возгонкой в плазме высокочастотного разряда 5) термич. обработку (дубление) полученного рельефного покрьп ия (маски) при 100-200 С для увеличения его стойкости при травлении 6) травление [c.171]

Фотопроводяш,ие детекторы — это твердые детекторы, известные как полупроводники, электрическое сопротивление которых при облучении (освещении) существенно уменьшается. [c.178]

Недостаточно изучены возможности управления силами молекулярного взаимодействия за счет внешних полей, например возбуждения злектронных состояний при облучении полупроводников видимым светом и ультрафиолетом использования резонансного поглощения в области рентгеновских частот воздействия на полярные жидкости электрических полей, меняющих состояние поляризации и влияющих на величину нулевого члейа, выражаемого уравнением (1У.26). [c.111]

Еще одно важное направление РХТ связано с радиационным модифицированием специальных неорганических материалов, в том числе полупроводников, сегнетоэлектриков, гетерогенных катализаторов. Так, например, радиационная обработка сегнетоэлектриков позволила искусственно состаривать их для получения материала, не изменяющего свойств со временем. Благодаря радиационному воздействию в некоторых случаях удается регенерировать активные центры катализаторов, повышая их активность и срок службы. Радиационно-химическое воздействие эффективно применяется для очистки и обеззараживания сточных вод и газообразных отходов от оксида серы (IV). Есть все основания считать, что применение РХВ может привести к созданию принципиально новых химико-технических процессов. К ним относятся радиационное восстановление солей до металлов с получением высокодисперсных осадков, окисление коллоидных сульфидов редких элементов в водных растворах, при которых металл переходит в раствор, изменение режима флотации под действием облучения некоторых минералов и т. д. [c.94]

Селен, теллур, полоний. Селен устойчив в виде аллотропном модификации серого цвета, расстояние Se—Se 2,37 А, валентный угол 103°, в целом структура представляет собой агрегат из компактно сложенных спиралеобразных цепей (рис. 3.2). Сточки зрения электрического сопротивления это вещество является полупроводником с ззмечательны.ми свойствами (разд. 7 настоящей главы). При облучении светом его электропроводность возрастает, поэтому селен используют в фотоэлементах и солнечных батареях. Помимо этой формы известна модификация, напоминающая ромбическую серу и имеющая в основе циклическую структуру Ses (расстояние Se—Se 2,34 А, валентный угол 105°), существующую в двух аллотропных разновидностях а- и 3-формы. Обе они красного цвета, относятся к моноклинной сингонии и во всех отношениях проявляют свойства неметаллов, причем, будучи нагреты до 75 °С, превращаются в стабильную форму. Пары селена парамагнитны и состоят из молекул Se2 и Se. [c.107]

Полупроводниковые стекла состава PbjoGeigSeei после облучения пучком ионов никеля и отжига при 100—220 °С обнаруживали появление электрически активных дефектов и соответствующих локальных состояний вблизи уровня Ферми. В полупроводнике возникает негомогенность в виде распределения простых дефектов и кластеров в объеме материала. Примеси переходных металлов, например никеля, имеющего незаполненный электронный -подуровень, даже при небольших концентра-Щ1ЯХ (приблизительно 0,2 ат. %) при ионной бомбардировке с интенсивностью 2-10 ион/см, приводят к возникновению значительных изменений в электронных транспортных свойствах полупроводника [447]. [c.312]

Разработан метод, основанный на облучении полупроводника импульсами мощного лазера и регистрации параметров генерируемого при этом излучения второй гармоники. Интенсивность и степень поляризации этого излучения несут информацию о степени аморфизации подповерхностных слоев полупроводника, подвергнутого отжигу или т.п. процедурам. Излучение возбуждающего лазера фокусируется на объект микрообъективом, что обеспечивает высокое ( 1 мкм) пространственное разрешение. Образец сканируется с помощью цифрового микропривода предметного стола микроскопа. [c.519]

Для анализа состава и топологии распределения элементов по поверхности объекта (например, полупроводника) используют эффект ВРМБ (вынужденное рассеяние Мандельштама - Бриллюена). При облучении мощным лазером в спектре отраженного от объекта излучения возникают дополнительные частоты (линии-спутники), интенсивность и частота (длина волны света) которых характеристичны. Каждый элемент имеет свою характерную линию вторичного спектра, интенсивность которой пропорциональна его концентрации. В приборной реализации метода также используется механическое сканирование образца под лазерным лучом. [c.519]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология