Полупроводники акцепторного типа

Особенности распределения электронного заряда в молекулах адсорбата и на поверхности адсорбента (пониженная или повышенная электронная плотность) проявляются при адсорбции на полупроводниках. В этих случаях проявляются специфические взаимодействия донорно-акцепторного типа, по своей природе близкие к рассмотренным выше специфическим взаимодействиям на гидроксилированных и ионных поверхностях. Часто эти взаимодействия переходят в еще более специфические и сильные с образованием поверхностных хемосорбционных комплексов. [c.500]

Электрические свойства большинства полупроводящих веществ объясняются тем, что число электронов в кристаллической решетке не равно числу дырок. Такое состояние достигается введением примесей легированием). Примесь, атомы которой в кристаллической решетке основного вещества отдают электроны, называется донорной. У полупроводников с донор-ными примесями пЗ>р, и они относятся к полупроводникам п-типа, т. е. с электронной проводимостью. Примесь, атомы которой захватывают электроны от атомов основного вещества, называется акцепторной. У полупроводников с акцепторными примесями р п, и они являются полупроводниками р-типа с дырочной проводимостью. Характер проводимости, достигаемый легированием, можно предсказать сравнением обычных валентных состояний атомов примеси и основного вещества. Если валентность атомов примеси выше валентности основного вещества, то атомы примеси отдают электроны, л>р и примесь донор-ная. Если же валентность атомов примеси ниже, то ее атомы захватывают электроны, р >п и примесь акцепторная. Легирование всегда повышает проводимость полупроводника. [c.186]

Наряду с собственными большое распространение получили также полупроводники примесного типа. В них основное число переносчиков тока — электронов или дырок — поставляют введенные в собственный полупроводник специальные примеси, энергетические уровни которых располагаются между валентными зонами и зонами проводимости полупроводника. Так, при введении в кристалл германия так называемых донорных примесей, как, например, фосфора, мышьяка, сурьмы, электроны последних переходят в зону проводимости полупроводника, резко увеличивая в ней число электронов — переносчиков тока (п-про-водимость). При добавлении к германию акцепторных примесей типа бора, алюминия, индия электроны валентной зоны полупроводника переходят на свободные уровни зоны примесей, что увеличивает число дырок (р-проводимость) в валентной зоне. [c.77]

В терминах физики полупроводников кислотные центры представляют собой дефекты акцепторного типа, основные—донорного. [c.130]

Полупроводниковые НК- Разработана технология выращивания НК полупроводников при одновременном действии двух методов кристаллизации из газовой фазы с участием химических транспортных реакций. Вначале с большей скоростью выращивается лидер по методу пар—жидкость—кристалл, а затем на нем производится наращивание слоев в радиальном направлении по методу пар—кристалл. В результате НК имеет двухслойную структуру. Поскольку кристаллизация в радиальном направлении происходит со скоростью на два порядка меньше, чем в осевом направлении, а коэффициенты распределения примесей зависят от скорости роста, то при введении в кристаллизационную зону двух легирующих элементов донорного и акцепторного типов, с разными коэффициентами распределения удается получить в одном НК две области рии (или несколько р—п-переходов). Следует заметить, что качество получаемых электронных структур весьма высокое, так как периферийные слои наращиваются на совершенной боковой поверхности НК и дислокации несоответствия (обычно наблюдаемые при эпитаксиальном выращивании пленок) отсутствуют. Количество же выращенных НК может быть очень велико (до 10 см ). [c.504]

Таким образом, в рамках электронной теории хемосорбции можно объяснить существование изотерм Генри, изотермы типа Фрейндлиха и логарифмической. Заметим, что в работе [3] утверждается, что при адсорбции акцепторного газа на полупроводнике п-типа характерной является логарифмическая изотерма, а на р-полупроводнике —изотерма Фрейндлиха. Приведенные выше выражения для изотерм показывают, однако, что это не обязательно. [c.140]

Изотермы были получены для случая однородной поверхности. Все рассуждения и результаты, как мож,но показать, справедливы и для неоднородной поверхности. Однако при этом необходимо, чтобы тип неоднородности был несколько специализирован. А именно требуется, чтобы поверхностные уровни, не связанные с адсорбцией, не участвовали в заряжении поверхности. Такая неоднородность имеет место, например, для полупроводника р-типа с набором высоко расположенных акцепторных ловушек, являющихся адсорбционными центрами. [c.141]

В собственных полупроводниках возможны значительные эффекты при условии, что концентрация носителей тока мала по сравнению со значениями Ю —10 , приведенными выще. В зависимости от того, преобладает донорный или акцепторный тип дефекта, переход может привести к образованию примесного полупроводника п- или р-типа. [c.217]

Электронные свойства полупроводников, в том числе и их каталитическое действие при реакциях окислительно-восстановительного типа, регулируются микропримесями донорного и акцепторного типа, причем не- [c.13]

Между каталитической активностью полупроводника и его электропроводностью имеется определенная связь, которая может быть симбатной и антибатной, что зависит от рода полупроводника и типа реакции. Симбатной она является в случае реакций, скорость которых тем больше, чем выше уровень Ферми ( акцепторные реакции ), протекающих на полупроводниках с электронной или дырочной проводимостью. Симбатной она будет также и в случае реакций, скорость которых понижается с повышением уровня Ферми ( донорные реакции ) и которые протекают на полупроводниках с п- или р-проводимостью. Во всех других случаях эта связь будет антибатной (Волькенштейн [192], Гарнер [182], Вагнер, Хауффе [153], Боресков [178]). [c.248]

Поверхность раздела между полупроводником и металлом. Когда два металла приводят в соприкосновение, между ними возникает контактная разность потенциалов , обусловленная тем. что электроны переходят от одного металла к другому до тех пор, пока уровни Ферми не сравняются по обе стороны границы раздела. Подобный же поток электронов имеет место при соприкосновении металла с полупроводником, поскольку, как правило, свободные энергии электронов в металле и полупроводнике не равны. Так же как и в случае металлов, поток электронов приводит к накоплению отрицательного заряда в акцепторной системе (этой системой может быть как металл, так и полупроводник в зависимости от того, относится ли последний к полупроводникам п-типа или р-типа) в результате этого энергия электронов начинает увеличиваться, пока не сравняется с энергией электронов в донорной системе, после чего поток электронов прекращается. Однако в отличие от металла приобретенный полупроводником в результате этого процесса положительный или отрицательный заряд не локализуется на поверхности раздела, а распределяется объемно на определенном расстоянии от границы раздела. Это объясняется тем, что уровни или центры, которые отдают или приобретают электроны (т. е. примесные центры полупроводника ) присутствуют только в сравнительно малой концентрации. Этот примыкающий к металлу граничный слой полупроводника, обогащенный или обедненный электронами, в котором поэтому образовался объемный заряд, был подробно теоретически исследован, главным образом Шоттки 68] и Моттом [69], поскольку он имеет большое значение в качестве запирающего слоя при выпрямлении тока. [c.502]

Отсюда можно извлечь целый ряд следствий. Во-первых, адсорбция молекул, являющихся донорами электронов, на полупроводниках р-типа, а акцепторных [c.130]

Например, электропроводность полупроводника р-типа должна падать при адсорбции Н3 (донора) точно такой же эффект дает реакция с водородом, которая может привести к уменьшению концентрации акцепторных дефектов вблизи поверхности. [c.132]

Следует отметить, что в полупроводнике и-типа наблюдается значительное число акцепторных уровней, а в полупроводнике / -типа — значительное число донорных уровней. Кроме того, показано неравномерное распределение состояний. Это сделано умышленно для того, чтобы подчеркнуть, что никакое отдельное электрическое измерение не дает (и нельзя рассчитывать, что оно может дать) достаточно удовлетворительную информацию для проведения подробной корреляции с явлениями адсорбции и катализа. [c.287]

ЛИЯ, но не в присутствии германия (более электроотрицательного элемента). Германий сильнее удерживает электроны, поэтому в присутствии германия у галлия появляется небольшое значение АЕ, называемое акцепторным уровнем, на который галлий может принять электрон при возбуждении атома германия (рис. 5.22). Всю систему называют в этом случае акцепторной, так как галлий принимает электроны основного вещества — германия, а сам материал (германий, легированный галлием)—полупроводником р-типа (с дырочной проводимостью). [c.145]

Предположим, что в качестве примеси в кристалл кремния введены атомы элемента П1 группы периодической системы, например бора (... 2з 2р ). В этом случае на образование четырех ковалентных связей с атомами кремния у каждого атома бора не достает по одному электрону, поэтому один электрон от атома кремния переходит к атому бора. Переход электрона сопровождается образованием дырки там, где ранее находился этот электрон. Следовательно, в кристалле кремния число дырок становится больше числа свободных электронов и кремний приобретает дырочную проводимость. Полупроводник, проявляющий только дырочную проводимость, называют полупроводником р-типа (позитивный), а примеси, создающие эту проводимость — акцепторными примесями. [c.250]

Из окисно-металлических пленок при изготовлении резисторов чаще всего используются пленки окиси олова. Применяются два метода получения таких пленок. В нервом используется набрызгивание спиртовых растворов четыреххлористого олова на стеклянную или керамическую подложку, нагретую до температуры 500—800° С. В результате гидролиза ЗпСи получаются пленки 8пО, представляющие собой полупроводник п-типа. Добавка акцепторных примесей, таких, например, как железо, бор, кадмий, индий или алюминий, увеличивает сопротивление пленки. Добавка донорных примесей (сурьмы, мышьяка, теллура, вольфрама, фосфора, [c.50]

Прогрессивно адсорбируется окислами /г-типа, подобными 2пО, зона проводимости в них теряет электроны, что приводит к образованию объемного заряда. То же самое происходит и в том случае, когда акцепторные центры полупроводника р-типа связываются с электронодонорным ад-сорбатом. В результате под действием объемного заряда устанавливается предел адсорбции. [c.55]

При недостаточном содержании металла по сравнению со стехиометрическим составом электронейтральность обеспечивается недостатком соответствующего числа электронов. Энергетические уровни недостающих электронов могут быть расположены либо в валентной зоне, что соответствует квазисвободным электронным дыркам, либо в запрещенной зоне. В последнем случае они соответствуют локализованным состояниям дырок и аналогичны локальным энергетическим уровням акцепторного типа в примесных полупроводниках. [c.40]

Вакансии в кристалле теллура обладают акцепторными свойствами, поэтому наряду с квазисвободными электронами и дырками в нем имеются отрицательно заряженные (ионизованные) вакансии. В рассматриваемой области низких температур концентрация ионизованных вакансий мала по сравнению с концентрациями электронов и дырок, однако с повышением температуры она растет быстрее, чем концентрации электронов и дырок, и при температуре 5 200°С достигает сравнимого с ними значения. При температурах, превышающих 200 °С, доминирующими дефектами являются дырки и отрицательно заряженные вакансии, имеющие приблизительно равные концентрации. В этой области температур концентрация электронов проводимости значительно меньше концентрации дырок и кристалл является собственно-дефектным полупроводником р-типа. (Смена знака носителей в кристалле теллура обнаруживается измерениями эффекта Холла.) Переход от собственной проводимости к собственно-дефектной проявляется и в изменении наклона прямолинейных участков графиков, изображающих концентрации доминирующих дефектов в собственной области он равен половине ширины запрещенной зоны, а в собственно-дефектной области — половине энергии реакции (4.41), деленной на постоянную Больцмана. [c.114]

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]

В действительности, как правило, при прочной (двухэлектронной) связи не образуются ни чисто гомеополярные, ни чисто ионные связи. Одноэлектронно (слабо) связанные атомы или радикалы обладают свободной валентностью и реакционноспособны , что и является причиной каталитического ускорения реакций. Двухэлектронные связи приводят к образованию прочных поверхностных соединений, не обладающих реакционной способностью и могущих являться причиной хемосорб-ционного отравления поверхности. В зависимости от типа полупроводника (и или р) адсорбция будет сопровождаться связью донорного или акцепторного типа, что и определяет селективность действия катализаторов полупроводникового типа. [c.302]

При переходе электрона к атому бора последний заряжается отрицательно, а вблизи атома кремния, откуда ушел электрон, локализуется дырка. Примеси, ведущие себя в кремнии подобно бору, называются акцепторами. Уровень энергии акцепторного атома располагается внутри зоны запрещенных энергий вблизи потолка валентной зоны и отделен от последней энергетическим зазором Д а (энергией активации акцептора) (рис. 133, б). Возбуждение электрической проводимости связано с захватом валентного электрона кремния акцепторной примесью и появлением дырки в валентной зоне. При этом электроны в зоне проводимости отсутствуют. При приложении внешнего электрического поля дырки в валентной зоне перемещаются за счет скачкообразного перехода электронов, как это происходит в собственном полупроводнике. Полупроводник, легированный акцепторной примесью, обладает только дырочной проводимостью и называется полупроводником р-типа (от positive — положительный). Электрическая проводимость описывается уравнением [c.315]

Акцепторной реакцией (в смысле передачи электрона от адсорбента к адсорбату) является, по мнению Гарнера 21] и других, реакция Н 2—Г) д-обмена на катализаторе 2пО — электронном полупроводнике ( г-типа). Введение донорной примеси — окисла трехвалентного металла (А1зОз или ОазОз) в 2пО увеличивает концентрацию свободных электронов и скорость Н —Оз-обмена введение акцепторной нримеси — окисла одновалентного металла (Ь120) — уменьшает концентрацию свободных электронов и скорость обмена. По мнению Хауффе [23], это объясняется участием электронов полупроводника в лимитирующей стадии реакции [c.10]

Согласно Рогинскому [509], разложение перекиси водорода протекает одновременно на двух типах участков полупроводника акцепторных и донорных. На первых молекула HjOg взаимодействует с дыркой, образуя кислород и протоны [c.160]

Р [ с. 16. Диаграммы энорготических зон для полупроводников, с собственной проводимостью, показывающие электронные состояния для донорного типа (а), акцепторного типа (б) и для частично компенсированного типа (в), который имеет как донорный, так и акцепторный уровни хну — величины энергий ионизации. [c.224]

В основе этой теории лежит постулат о трех главных путях хемосорбции веществ на поверхности полупроводников. Слабая хемосорбция охватывает случаи, когда адсорбированные вещества остаются электронейтраль-ными и свободные электроны или дырки кристаллической решетки не участвуют в образовании хемосорбционной связи. В зависимости от того, будет ли образовывать связь свободный электрон или свободная дырка, можно различать два типа сильных связей. Сильная п-связь (не путать с адсорбцией на полупроводниках и-типа) или акцепторная связь образуется в том случае, когда свободный электрон захватывается адсорбирующейся частицей. Такая связь обозначается как СеЬ, где символ еЬ означает свободный электрон решетки. Сильная р-связь (опять не имеющая никакого отношения к р-тину полупроводников) или донорная связь образуются нри захвате дырки адсорбирующейся частицей. Эта связь обозначается как СрЬ, где си мвол рЬ означает свободную дырку. Считается, что различные типы хемосорбции отличаются не только характером и прочностью связи, но также и реакционной способностью одна форма может переходить в другую при определенной температуре и давлении или в результате внешних воздействий (нанример, облучении, добавлении иримесей и т. п.). [c.241]

Изложенные выше теоретические положения применимы не только к металлам, но и к полупроводникам, несмотря на то что в последнем случае уровень Ферми находится в запрещенной зоне и ни один электрон не может находиться на Ер, как это видно из рис. 1, б. Однако при этом потенциал си.лы изображения уже не выражается величиной —е /4х, концентрация электронов или дырок в приповерхностных слоях или обеднение последних дырками и электронами заметно влияют на величину % На рис. 1, б представлена схема для полупроводника гг-типа, характеризующегося обеднением поверхности электронами. Интересно, что хотя положение Ер можно смещать в запрещенной зоне вниз или вверх путем внесения соответствующих донорных или акцепторных примесей, оказывается, что, например, в кремнии потенциа.т приповерхностного слоя почти полностью компенсирует изменения р, в довольно широкой области, и работа выхода практически остается постоянной [1]. Некоторые методы измерения, требующие, чтобы э.лектроны находились на уровне Ер, оказываются неприменимыми непосредственно к по.лупроводникам. [c.106]

Если в веществе присутствуют способные к ионизации примеси, энергетические уровни которых располагаются в запрещенной зоне, то носители тока (электроны и дырки) могут возникать за счет электронных переходов между уровнями примеси и одной из резрешенных зон (рис. 114). В том случае, когда примесные атомы отдают электроны в зону проводимости (донорная примесь), возникает электронная проводимость такие полупроводники называются полупроводниками /г-типа. Если же примесные атомы захватывают электроны из валентной зоны (акцепторная примесь), то носителями тока оказываются дырки такие полупроводники называются полупроводниками р-типа. Концентрация примеси обычно невелика, и поэтому примесные атомы не взаимодействуют друг с другом и не могут участвовать в процессе электропроводности непосредственно путем перехода электронов между примесными уровнями. [c.277]

НЫХ В запрещенной зоне непосредственно под зоной проводимости. Если энергия возбуждения, требующаяся для перевода электрона в зону проводимости, несколько меньще тепловой энергии, то тогда почти все атомы мыщьяка будут ионизованы, что приведет к возрастанию числа электронов в зоне проводимости и неподвижных положительно заряженных центров. Наоборот, добавление, например индия к германию, вызывает увеличение числа акцепторных состояний, расположенных выще верхнего края валентной зоны. При возбуждении электроны валентной зоны могут перейти в эти локальные акцепторные состояния, что приводит к возрастанию числа неподвижных отрицательно заряженных центров и подвижных дырок в валентной зоне. В полупроводниках сложного состава донорные и акцепторные состояния могут создаваться в результате отклонений от стехиометрии, которые обусловлены избытком соответственно электроположительного или электроотрицательного составляющих кристалла [6]. Примесные полупроводники, проводимость которых определяется в основном избыточными электронами, называются полупроводниками -типа п — от слова negative), а полупроводники с дырочной проводимостью — полупроводниками р-типа (р — от слова positive) . [c.381]

В гл. 1 (см. раздел 1.6) было показано, что изменение зарядовых состояний примесных центров может быть описано при использовании эффективных зарядов с помощью уравнений квазихимических реакций, одинаковых для кристаллов как с валентной связью (полупроводников), так и с ионной. Поэтому в данном разделе мы исследуем роль примесей в общем случае нестехиометрического бинарного соединения МХ г б С произвольным (но не металлическим) типом связи, включающем в себя как частные случаи полупроводники и ионные кристаллы. Как и в разделах 4.2 и 5.2, будем считать, что примесные ионы размещаются в узлах катионной подрещетки с образованием дефектов замещения донорного или акцепторного типа. [c.159]

Если четырехвалентный атом кремния замещен атомами элемента П1 группы периодической системы (например В), то трех его валентных электронов не хватает для заполнения валентных связей с соседними атомами, и образуется вакантная связь, которая может быть заполнена за счет перехода в вакансию электрона из любой соседней заполненной связи. Такой переход соответствует переходу из заполненной валентной зоны кристалла на локальный уровень примеси., При этом один из уровней верхней части валентной зоны освобождается и образуется дырка. Переход электрона из валентной зоны на уровни примеси требует меньшей энергии, чем переход их на уровни проводимости кристалла. Атомы примеси в этом случае называются акцепторными, или просто акцепторами, а уровни, соответственно, акцепторными. Наблюдается дырочная, или р-проводимость, и кристалл является полупроводником р-типа. Локальные уровни электронов образуются не только примесями, но и собственными атомами. Например, переход атома 51 в междуузлие вызывает образование двух локальных энергетических уровней атом в междуузлии действует как донор электронов, а пустой узел как акцептор. [c.456]

Другая ВОЗМОЖНОСТЬ осуществления катализа с электронным переходом при низких температурах заключается в увеличении количества электронов в зоне проводимости при освенхении. В полупроводниках н-типа (мы ограничимся общим описанием полупроводников л-типа, но эти общие соображения сохраняют силу и для случая образования подвижных дырок при переходе электронов из валентной зоны на акцепторные уровни) донорные уровни благодаря замороженному термическому беспорядку или благодаря примесям расположены ниже зоны проводимости всего лишь на какую-то долю электрон-вольта. Эти донорные уровни создают возможность для хемосорбции подходящих веществ (например, кислорода) на поверхности при освещении. Таким образом, можно ожидать, что каталитические реакции акцепторного типа (или донорного типа в случае фото-активированных р-полупроводников), которые не протекают в темноте, могут осуществляться при освещении. Даже реакции, сопровождающиеся увеличением свободной энергии и, следовательно, термодинамически невозможные в темноте, также могут протекать при освещении, так как энергия сообщается светом по описанному механизму. [c.265]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология