Германий энергии ионизации

В подгруппе с ростом порядкового номера увеличивается атомный радиус и уменьшается энергия ионизации атома (см. табл. 4.1), т. е. неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются углерод и кремний—неметаллы германий, олово и свинец — металлы. [c.126]

Радиусы атомов элементов IVA-подгруппы закономерно растут с увеличением порядкового номера (табл. 25), энергия ионизации и относительная электроотрицательность уменьшаются. Тем не менее углерод и кремний существенно отличаются по свойствам от остальных элементов подгруппы. Это типичные неметаллы. У германия имеются металлические признаки, а у олова и свинца они преобладают над неметаллическими. Кроме того, углерод и кремний отличаются от других элементов IVA-подгруппы многочисленностью и многообразием химических соединений. Углерод в большинстве кислородных соединений (за редкими исключениями) проявляет степень окисления Ч-4, соединения кремния со степенью окисления +4 также достаточно устойчивы. Но от германия к свинцу прочность соединений, в которых они проявляют степень окисления +4, уменьшается. [c.317]

Заполнение электронами внешних энергетических уровней атомов рассматриваемых элементов, равное половине устойчивого октета (пз пр ) накладывает особый отпечаток на свойства всей подгруппы. Этим объясняется малое сродство атомов к электрону, в связи с чем элементы подгруппы углерода не образуют отрицательно заряженных ионов. Углерод и кремний из-за большой энергии ионизации не склонны также и к образованию положительных ионов. Для их соединений характерна ковалентная связь. Способность к образованию положительных ионов появляется у германия и усиливается к олову и свинцу, ионы которых 8ц2+ и РЬ + известны в водных растворах. [c.254]

Нарастание металлических свойств в подгруппе связано, как обычно, с ростом радиусов атомов и уменьшением энергии ионизации. Углерод и кремний — неметаллы. Германий относят к металлам, но, находясь ближе к середине в периодической системе, он проявляет еще и некоторые неметаллические свойства. Олово и свинец — металлы. Более близкие между собой германий, олово и свинец очень часто выделяют в отдельную подгруппу германия. [c.254]

Для оценки значения этой энергии можно рассмотреть задачу об атоме водорода, помещенном в среду с такой же диэлектрической постоянной (е), как у германия. Легко показать, что в этих условиях энергетические уровни водорода снижаются в раз, так что энергия ионизации становится равной примерно [c.261]

В область характеристических разностей могут попадать изотопные пики германий-, селен-, олово-, ртуть- и свинецсодержащих соединений. В подобных сложных случаях целесообразно повторить запись спектра при низкой энергии ионизации (12 эВ), поскольку интенсивности изотопных пиков, в отличие от пиков осколочных ионов, не зависят от энергии ионизации и легко отличаются по этому признаку. [c.76]

В кристалле германия эффективная масса электрона проводимости составляет 12% от массы свободного электрона е=15,8 [2]. При этих значениях и при значении л=1, отвечающем основному состоянию примесного атома, формулы (1.14) и (1.15) дают R = 7 нм, A d = 0,0065 эВ. Экспериментальные значения энергий ионизации примесей в германии лишь в 1,5—2 раза превышают расчетное, что, безусловно, является хорошим результатом для такой грубой оценки. [c.38]

Во-вторых, энергии ионизации примесей в кристалле германия почти на два порядка меньше энергии собственной ионизации германия (ширины запрещенной зоны). Поэтому тепловые колебания, недостаточные для собственной ионизации германия, легко ионизуют примесные атомы. Так, уже при комнатной температуре средняя энергия тепловых колебаний в 6—8 раз превышает энергию ионизации примесей, поэтому подавляющая часть избыточных электронов или дырок находится в квазисвободном состоянии, обеспечивая тем самым довольно высокую проводимость л- или р-типа в зависимости от типа примеси. [c.38]

Рассмотрим для определенности полупроводник, содержащий примесные донорные центры В. Будем считать, что донорные уровни лежат значительно выше середины запрещенной зоны, так что энергия ионизации донорных центров АЕо значительно меньше половины ширины запрещенной зоны 2 Ес— Ен), как это действительно имеет место в случае германия (см. гл. 1, раздел 1.6). Пусть некоторая часть доноров [0 ] находится в нейтральной форме, а другая часть—в ионизованной суммарная концентрация доноров [c.104]

Для стекол с соизмеримым содержанием германия и теллура получены близкие значения энергии активации электропроводности 1,24—1,26 эв. Электропроводность стекол этих составов, по-видимому, в основном определяется ионизацией связи As—As (энергия ионизации связи As—As 1,2 эв [70]). [c.129]

Энергия активации примесей атомов П1 и V групп Периодической системы в германии составляет примерно 0,01 эв. Действие этих примесей удовлетворительно согласуется с водородоподобной моделью примесных центров. Согласно этой модели ионизированный примесный центр связан с зарядом противоположного знака кулоновскими силами. Тогда энергия ионизации примеси будет равна [c.101]

Энергия ионизации одних и тех же примесей в кремнии больше, чем в германии. Элементы III группы (В, А1, Ga) создают в кремнии [c.112]

Рассмотрим для примера германий — элемент IV группы, имеющий, как и алмаз, тетраэдрическую структуру решетки каждый атом имеет четыре ковалентные связи с соседними атомами. Когда атом германия замещается атомом элемента V группы, например, мышьяком, то четыре валентных электрона мышьяка вступают в химическую связь, а пятый оказывается лишним. Вследствие поляризуемости среды, в которую попал атом мышьяка, достаточно затратить энергию ионизации, равную всего 0,01 эв, чтобы его пятый электрон перешел в зону проводимости и стал свободно перемещаться по кристаллу. Атом же мышьяка в виде А8+ закрепляется в узле решетки. Следовательно, элементы V группы ведут себя в германии (и кремнии) как простые доноры [c.169]

Общие свойства неметаллов группы ГУ. В IV группу входят неметаллы углерод С, кремний Si и германий Ge, а также металлы олово Sn и свинец РЬ. Их электронная конфигурация ns np . С увеличением атомного номера возрастает атомный радиус, падает энергия ионизации и усиливается металлический характер элементов (табл. 12.3). Углерод относится к неметаллам, кремний и германий - к полуметаллам. Кремний и германий проявляют полупроводниковые свойства. Германий внешне похож на металл (серебристо-белое вещество с желтоватым оттенком). [c.397]

Как уже упоминалось в разделе VH.4, ионизацию доноров и акцепторов в полупроводниках и захват заряженных носителей тока на ионизированных центрах также можно представить в виде реакций диссоциации и образования пар. В соответствии с этим, для описания таких процессов можно использовать поправки Дебая — Хюккеля точно таким же способом, как это было показано выше для образования пар между атомными дефектами. Харви рассмотрел с этой точки зрения процесс ионизации доноров в германии и смог объяснить уменьшение эффективной энергии ионизации с увеличением концентрации [60]. Кроме того, этот эффект проявляется также в уменьшении ширины запрещенной зоны. [c.212]

В/см) электрон (дырка) приобретает энергию, достаточную для ионизации вещества, в результате чего возникают электронно-дырочные пары, которые в свою очередь ускоряются и генерируют дополнительные свободные носители заряда. Этот процесс создания носителей и носит название ударной ионизации. Наблюдать это явление можно лишь в р—и-переходах (см. гл. IX, 3), так как создать поля 10 —10 В/см в однородном полупроводнике чрезвычайно трудно при разумных толщинах последнего. Исключение составляет ударная ионизация примесных уровней, которая требует небольших полей и наблюдается при низких температурах, когда примесные атомы ионизированы. Ударная ионизация примесей элементов третьей и пятой групп в германии происходит при полях приблизительно 5—10 В/см. [c.256]

Вместе с углеродом и кремнием германий, олово и свинец составляют IVA группу периодической системы элементов. На наружном энергетическом уровне атомов этих элементов находится четыре электрона s p . Этим элементам свойственны обычно окислительные числа +2 и - -4, причем число +4 возникает вследствие перехода во время химических реакций одного из s-электронов на уровень р. Ввиду роста радиусов атомов и уменьшения энергии ионизации в группе IVA наблюдается усиление металлических свойств. Германий по электрическим свойствам явл яется полупроводником. Другие свойства металлов у него выражены очень слабо. В своих соединениях германий характеризуется ковалентным характером связей. Олово и свинец — металлы менее активные и типичные, чем металлы IA, ПА и IIIA групп. Это видно из преимущественно ковалентного характера связей в соединениях этих элементов, в которых их степень окисления +4. Также и во многих соединениях этих элементов, где их степень окисления +2, связи имеют смешанный характер. [c.208]

Для оценки влияния примесных атомов на электропроводность полупроводника необходимо определить изменение полной потенциальной энергин системы при переходе одного электрона с примесного уровня в зону проводимости. Эта величина называется энергией активации донорных примесей —А до и для ее расчета следует воспользоваться методами, которые были применены в 8 при определении ширины запрещенной зоны —Ниже мы не пойдем по этому пути, а просто покажем, что энергия акти-фВации донорных примесей не может быть большой отрицательной величиной. Для этого прибегнем к следующим рассуждениям. Энергия ионизации атомов элементов, применяющихся в качестве донорных примесей, находятся в пределах 4—10 эв (см. табл. 1). При отрыве электрона, находящегося на первой возбужденной орбите, необходимо затратить энергию, в 2—4 раза меньшую, чем энергия ионизации, т. е. 1—5 эв. Такой результат мы получаем на основании формулы (44), при выводе которой предполагалось, что ионизируемые атомы находятся в среде с диэлектрической проницаемостью е, равной 1. В случае, когда е> 1, энергия ионизации уменьшается в е раз. Значения диэлектрической проницаемости для кремния и германия равны соответственно 11 и 16. Отсюда следует, что энергия ионизации донорных примесей в кристаллах этих элементов должна находиться в пределах от — эв =0,06 до — эв = 0,45 . С другой [c.126]

ВозбуЯ дение четырехвалентных состояний Т] (З Чх), 2г (44 5з) и НГ (54 65) требует затраты соответственно 19, 14 и 40 ккал/г-атом, т. е. осуществляется гораздо легче, чем у элементов подгруппы германия. Последовательные энергии ионизации рассматриваемых элементов приводятся ниже (эе) [c.646]

Свойства элементов и простых веществ закономерно изменяются в подгруппе с ростом радиуса атомов и уменьшением энергии ионизации, как это можно видеть из табл. 27. Азот и фосфор — типичные неметаллы, т. е. кислотообразователи. Различия в строении предвнеш-него электронного уровня у атомов фосфора и мышьяка меньше сказываются на изменении свойств элементов, чем при переходе от кремния к германию в IVA-подгруппе. У мышьяка сильнее выражены неметаллические свойства. У сурьмы неметаллические и металлические свойства проявляются приблизительно в одинаковой степени. Для висмута характерно преобладание металлических (основных) свойств. [c.339]

Элементы подгруппы углерода образуют оксиды общей формулы КОа и КО, а водородные соединения —формулы НН4. Гидраты высших оксидов углерода и кремния обладают кислотными свойствами, гидраты остальных элементов амфотерны, причем кислотные свойства сильнее выражены у гидратов германия, а основнью — у гидратов свинца. От углерода к свинцу уменьшается прочность водородных соединений КН4 СН — прочное вещество, а РЬН в свободном виде не выделено. В подгруппе с ростом порядкового номера уменьшается энергия ионизации атома и увеличивается атомный радиус (п. 3 и 6 табл. 11.1), т. е. неметаллические свойства ослабевают, а металлические усиливаются. [c.206]

ГЕРМАНИЙ (от лат. Oermania-Германия, в честь родины К. А. Винклера лат. Germanium), Ge, хим. элемент IV гр. периодич. системы, ат. и. 32, ат. м. 72,59. Прир. Г. состоит из четырех стабильных изотопов с мае. ч. 70 (20,52%), 72 (27,43%), 73 (7,76%), 74 (36,54%) и 76 (7,76%). Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов 2,35-10" м . Конфигурация внеш. электронной оболочки 4i 4p степень окисления -I- 4 (наиб, устойчива), +3, +2 и + энергия ионизации при последоват. переходе от Ge к Ge соотв. 7,900, 15,9348, 34,22, 45,70 эВ электроотрицательность по Полингу 1,8 атомный радиус 0,139 нм, ионный радиус (в скобках указаны координац. числа) для Ge 0,087 нм (6 для Ge - а053 нм(4), 0,067 нм(б). [c.530]

Обнаружено [27—29, 35], что адсорбция указанных выше молекул на гидратированной поверхности окисных полупроводников (Т10а, СнаО, ЗпО, 2п0, У Об, РЬО), а также на покрытых ою сной пленкой германии и кремнии приводит к резкому изменению основных электрофизических параметров поверхности. Все эти молекулы адсорбируются как доноры, т. е. смещают потенциал поверхности в положительную область. 11ри комнатной температуре образование на поверхности ионов НаО" , и т. д. мало вероятно из-за весьма высокой энергии ионизации. Молекулы связаны с поверхностью сравнительно слабо, длительная откачка при 20— 100° С полностью восстанавливает исходное значение Начальные теплоты адсорбции не превышают —1 эв [39]. В качестве примера на рис. 1 приведены данные по обратимому изменению работы выхода Аф и электропроводности Да гидратированной п-Т102 (по данным Е. Н. Фигуровской) при адсорбции воды и десорбции. Теплоты адсорбции в этой области составляют 0,7 эв. [c.98]

В полупроводниках имеются также примесные уровни, значительно удаленные и от начала зоны проводимости и от конца валентной зоны. Эти глубокие уровни могут быть как донорами, так и акцепторами электронов. Поскольку их энергия ионизации велика, они не вносят существенного вклада в концентрацию носителей за счет обычной термической ионизации, но могут служить ловушками (такими же, как неглубокие уровни обычных примесей) при компенсации избыточных доноров и акцепторов или же центрами рекомбинации в полупроводниках. Иногда, например при поглощении света, электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, что приводит к избыточной, неравновесной концентрации носителей, электронов и дырок, которые в конечном итоге рекомбинируют. При малых избыточных концентрациях скорость рекомбинации пропорциональна концентрации носителей, и их число убывает во времени по закону, где т —константа, называемая ереляжызнм. Время жизни при прямой рекомбинации может быть довольно большим вследствие необходимости одновременного выполнения двух законов сохранения энергии и импульса. Поэтому часто рекомбинация протекает с большей скоростью путем захвата носителей одного знака атомами примесей с более глубокими уровнями и последующей рекомбинацией носителями противоположного знака. Примером примесных уровней, которые служат центрами рекомбинации, являются уровни меди и никеля в германии. Процесс рекомбинации чрезвычайно чувствителен к наличию определенных примесей одна часть никеля на миллиард частей германия уменьшает время жизни носителей на один-два порядка. [c.74]

Подгруппа IVA. Радиусы атомов и ионов со степенью окисления -f 4 в подгруппе растут от С к РЬ. Аналогично это.му усиливаются восстановительные свойства элементов (т. е. сверху вниз) их ме-талличность нарастает основные свойства гидроксидов увеличиваются прочность водородных соединений и склонность к их образованию падает. Максимальная степень окисления становится менее характерной для РЬ и Sn, чем у С и Si устойчивость зрЗ-состояния атомов падает. На примере подгруппы германия можно видеть проявление в свойствах элементов главных подгрупп вторичной периодичности — немонотонного изменения свойств (энергии ионизации, радиуса атомов и т. п.) (рис. 75). Объясняется это проникновением s-электронов под экран из Зй °-электронов у германия и под двойной 4/ - и 5с °-экран у свинца. Проникающая способность резко снижается в ряду s>p>d, поэтому она наиболее отчетливо [c.326]

При введении в чистый полупроводн1 к примесей к собственной электрической проводимости добавляется примесная электрическая проводимость. Если, например, в германий вводить элементы V группы периодической системы (Р, Аз, 5Ь), то последние образуют решетку с германием с участием четырех электронов, а пятый электрон, в связи с малой энергией ионизации атомов примеси (около Дж), переходит от атома примеси в зону прово- [c.93]

Граница нропускания света у стекол системы германий—селен соответствует 0,70 мк. Соответственно энергия ионизации связей у селенидов германия составляет - 1,8 эв. [c.62]

Из данных исследования температурной зависимости электропроводности и кинетики химического травления следует, что стекла системы германий—селен состоят из структурных единиц Ое5е4/2 и избыточного селена 5е8е2/2. Энергия ионизации связей <3е— е в тетраэдрических структурных единицах Ое5е4/2, равная 2,2 эв, выше, чем энергия ионизации связи Аз—Зе (1,7— [c.63]

Неизменность значений проводимости и энергии активации электропроводности в стеклообразных сплавах с соизмеримым содержанием германия и сурьмы, так же как и неизменность значений микротвердости и величины Tg, отмеченные выше, по-видимому, обусловлены тем, что в этих сплавах при увеличении содержания сурьмы образуются не селениды сурьмы, а более сложные структурные образования, содержащие все три компонента. В таких сложных структурных единицах с значительной ковалентной составляющей химической связи энергия ионизации парноэлектронных связей может быть соизмеримой с энергией ионизации связей Ge—Se. [c.150]

Уже для германия характерно увеличение энергии ионизации ак цепторов сверху вниз по Периодической системе от бора к индию. Это объясняется тем, что в ряду В—А1—Оа—1п—Т1 нарастают металлические свойства, а способность к захвату электрона закономерно падает и, следовательно, растет энергия активации. Для кремния увеличение энергии ионизации указанных акцепторов выражается более резко. Если у бора она равна 0,046 эв, то у 1п достигает 0,16эв, а у таллия еще больше. В то же время трудно объяснить, почему энергия ионизации донорного висмута больше, чем у сурьмы. По всем данным висмут должен легче отдавать электрон по сравнению с сурьмой. [c.113]

Другая картина получается при внедрении примесного атома III группы (В, А1, Ga, In). Имея только три валентных электрона, он стремится захватить недостающий четвертый электрон у соседнего атома германия, оставляя в нем вакансию. Это осуществимо благодаря опять-таки малой (0,01 эв) энергии ионизации. Вакансия, перемещаясь по кристаллу, создает положительную проводимость, а внедрившийся атом в виде отрицательного иона (В , А1 и т. д.) остается в узле решетки. Итак, элемент III группы играет роль акцептора, принимающего электроны. Его примесь вызывает дырочную jO-проводимость (от слова positive). Пары электрон — дырка возникают непрестанно в результате хаотических тепловых столкновений атомов разница лишь в том, что в п-полупроводнике решительно преобладают электроны, а в /7-полупроводнике — дырки. [c.170]

Центры, где находятся примеси, т. е. области в решетке кристалла, занятые атомами примесей (точечные дефекты решетки) или комбинацией атомов, были предметом обширных исследований не только с точки зрения свойств германия и кремния, но и многих соединений. Методы, основанные на измерении электропроводности, эффекте Холла, поглощении света и фотопроводимости, дают информацию об энергии ионизации этих центров, т. е. энергии, необходимой для удаления электрона из центра (или для его добавления к центру). Для получения детальной количественной информации о структуре центров примесей, в том числе о структуре центров, образованных скоплениями примесег или взаимодействием двух или более атомов примесей или дефектов решетки, используют методы электронного парамагнитного резонанса. [c.26]

Частицы с rt = 4 (=Si04) играют роль доноров, что позволяет определить их концентрацию. Данный процесс ассоциации изучался Кайзером с сотр. [8]. Авторами была обнаружена довольно сложная кинетическая зависимость, в которой концентрация [SiOi] проходит через максимум. Аналогичные эффекты были найдены для кислорода в германии [9]. Кинетику образования и исчезновения разных по размерам кластеров F-центров в КС1, а именно M-,N-и и R-центров, изучал Томики [10] . Поскольку F-центры (Vq) быстрее всего диффундируют в ионизированной форме, т. е. в виде V i + е, то скорость образования или распада кластеров будет сильно возрастать, если увеличить, ионизацию за счет оптического поглощения [И]. Кроме того, энергию активации термического распада можно сравнить с энергией ионизации распавшегося центра, при этом можно определить положение его энергетического уровня относительно зоны проводимости [10]. [c.568]

Аналогичная модель применима и для акцепторных примесей. Такие примеси образуются растворением в германии или кремнии элементов III группы Периодической системы, образуюгцих трехвалентные ионы В, А1, Ga, In. Естественно, что эффективная масса дырок в этом случае будет отличаться от электронной. Реальные значения энергии ионизации донорных и акцепторных примесей в полупроводниках приводятся в табл. 10.1. [c.255]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология