Металлические переходы в полупроводниках

Кроме обычной металлической формы олова — белого олова (Р-5п) известна другая его модификация, имеющая алмазоподобную структуру и являющаяся полупроводником — серое олово (а-5п). Оно устойчиво ниже 13,2°С. В отличие от белого, серое олово твердое и хрупкое. При низкой температуре переход р-5п- а-5п обычно не происходит и белое олово находится в метастабильном состоянии. Но иногда превращение осуществляется, и тогда компактный металл превращается в серый порошок (плотности белого н серого олова сильно различаются,, для а-5п р = 5,75 г/см ). Переходу способствует наличие затравки — кристаллика серого олова. В старину, когда посуду делали из олова, данное превращение называли оловянной чумой . Третья форма олова — устойчива выше 161 °С. Переход 7-5п-> р-5п легко заметить, наблюдая за остыванием расплавленного олова образовавшаяся после затвердевания гладкая поверхность металла при дальнейшем охлаждении в определенный момент сразу становится матовой. [c.381]

Металлическая проводимость возникает при наличии частично занятых электронами энергетических зон, в пределах которых электроны обладают высокой подвижностью. В непроводящих веществах (изоляторах) имеются полностью заполненные энергетические зоны, отделенные от свободных энергетических зон широкой запрещенной зоной (рис. А.26). У полупроводников ширина запрещенной зоны мала, так что уже при подводе тепловой энергии электроны могут переходить в более высоколежащие зоны. Поэтому в противоположность веществам с металлической проводимостью у полупроводников повышение температуры вызывает увеличение электропроводности. Тот же эффект может наблюдаться при воздействии световой энергии. Это объясняет фотопроводимость у селена. [c.360]

Свободны селен — типичный полупроводник, он не переходит в металлическое состояние даже при плавлении. Теллур по своим свойствам скорее напоминает тяжелые металлы. [c.118]

Красный порошок, неядовит. При 220 °С и 12-10 Па переходит в черный. Загорается только при поджигании Графитоподобная структура. При нормальных условиях полупроводник, под дав.тге-нием имеет металлическую проводимость [c.119]

Поскольку ток /г(е ), а величина (е )< 1 для полупроводников и п(е ) 0,5 для металлов, то становится понятным резкое уменьшение токов обмена для одной и той же реакции при переходе от металлического электрода к полупроводниковому. Так, например, для чистого германиевого полупроводника Ес—еу=0,67 эВ и согласно формуле [c.296]

Гексагональный селен — темно-серый с коричневым оттенком, а теллур — блестящее серебристо-серое хрупкое вещество с металлическим блеском. Селен и теллур являются полупроводниками. Благодаря металлизации переход от селена к теллуру сопровождается уменьшением ширины запрещенной зоны (1,8 и 0,35 эВ). [c.329]

Дифференциальный термический анализ (ДТА) — один из основных методов физико-химического исследования. Он позволяет изучать характер фазовых превращений и осуществлять построение диаграммы состояния (ДС). Этот метод широко используется при исследовании металлических, солевых, силикатных и прочих систем. Большую роль метод ДТА сыграл в развитии современной химии полупроводников. Область применимости этого метода не ограничивается построением ДС, Он с успехом может быть применен при исследовании тепловых эффектов химических реакций, при изучении процессов диссоциации, для качественного и количественного определения фазового состава смесей и определения теплот фазовых переходов.-Метод ДТА является наиболее универсальным из известных методов термического анализа. Так, метод визуального политермического анализа применим для исследования прозрачных объектов (главным образом, некоторых солевых систем). Метод кривых температура — время не обладает достаточной чувствительностью. Метод ДТА свободен от этих недостатков. [c.7]

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]

При повышении температуры а-олово, представляющее собой полупроводник со структурой алмаза, переходит в металлическое белое олово, обладающее объемноцентрированной тетрагональной структурой. Сложные кубические структуры а- и Р-марганца, сложные структуры а- и Р-урана и нептуния, а-, р- и -плутония, имеющие отчетливо выраженные локализованные химические связи между атомами, переходят в ОЦК структуру, типичную для металлов причем у марганца и плутония этому переходу предшествует превращение в гранецентрированную кубическую (ГЦК) модификацию. У большинства полиморфных металлов низкотемпературная а-модификация имеет плотную [c.173]

Металлизация полупроводников, обладающих сравнительно узкой запрещенной зоной, начинается существенно ниже границы 2. Так, например, полупроводниковые кремний и германий переходят в металлическое состояние при комнатной температуре при давлениях 120 и 123-10 мм рт. ст. соответственно. Если сохранять эти давления и понижать температуру, то при Тв =6,7 К и Тое = 5,3 К кремний и германий обнаруживают сверхпроводимость. Наоборот, такое вещество, как никель, по-видимому, [2] при давлении 91-10 мм рт. ст. находится в диэлектрическом состоянии и лишь при давлении около 760 10 мм рт. ст. окончательно превращается в металл. [c.11]

При очень низких температурах Т 23 К) ряд чистых металлов, многие металлические материалы и некоторые полупроводники (см. 3) переходят в сверхпроводящее состояние, в котором [c.220]

Транзистор — это наиболее распространенный в микроэлектронике. прибор с р— -переходом. В основе его работы лежит рассмотренная выше инжекция носителей. Плоскостные транзисторы могут быть р— —р- и —р— -типов. В качестве примера рассмотрим транзистор п—р— -типа. Он состоит из монокристалла германия или другого полупроводника, имеющего узкую центральную область р-типа, ограниченную с обеих сторон материалом -типа [17]. Напряжение подводится к трем металлическим электродам так, что один —р-переход (эмиттер) смещен в прямом направлении, в то время как другой переход (коллектор) смещен в обратном направлении. Область, разделяющая эмиттер и коллектор, называется базой (рис. 190). [c.462]

Свойства. Темная свинцово-серая кристаллическая масса с синеватым металлическим блеском мягкая, легко растирается в порошок и оставляет след на бумаге полупроводник (ширина зоны 1,25 эВ). Кристаллическая решетка ромбическая (а=4,33 А й= 11,18 А с=3,98 А). 880 °С при затвердевании расплава в интервале 600—400 °С наблюдается заметное увеличение объема (полиморфный переход при 584 °С), и поэтому тонкостенные сосуды разрываются кип 1210°С (в инертном газе) 5,1. Возгоняется без разложения в потоке водорода. При сильном нагревании на воздухе окисляется с образованием ЗпОг. В 100 г воды при 18 °С растворяется 1,36-10 г SnS. Растворяется в концентрированной соляной кислоте и в желтом сульфиде аммония, вступая с ними в химические реакции. [c.830]

Бриджмен [71 ] получил из желтого фосфора при 12 900 атм и 200° более плотную черную модификацию. Черный фосфор оказался значительно плотнее остальных модификаций фосфора и отличался от них хорошей электропроводностью. Превращение желтого фосфора в черный, по-видимому, необратимо. Результаты измерений упругости пара и теплоты реакции различных модификаций фосфора с раствором брома в сероуглерода [471] свидетельствуют о том, что черный фосфор является наиболее стабильной модификацией, Прп атмосферном давлении это — полупроводник, но его электропроводность быстро растет с повышением давления (с 2 ом -см при 1 атм до 270 ом -см при 23 000 атм). Температурный коэффициент сопротивления, отрицательный при низких давлениях, становится выше 12 ООО атм положительным, как у металлов. Аналогичное наблюдение было сделано и для теллура [472], у которого температурный коэффициент сопротивления становится положительным прп давлении около 32 ООО атм. В настоящее время принято считать, что черный фосфор и теллур переходят в металлические модификации при давлении 40—50 тыс. ат.м. Проводимость селена увеличивается примерно в 10 ООО раз при повышении давления от 1 до 100 ООО кГ/см . [c.252]

Модель металлической решетки (ионы в узлах и электронный газ в междоузлиях), хорошо объясняя многие свойства металлов, в начале XX века пришла в противоречие с опытом. Прежде всего, мольная теплоемкость металлов по правилу Дюлонга-Пти составляет около ЗД, т. е. практически равна теплоемкости только кристаллической решетки, совершающей трехмерные колебания. Электронный газ, имеющий три степени свободы, должен давать свой вклад в теплоемкость, равный 3/2Д. Во-вторых, непонятно, что происходит с этим газом при постепенном переходе от хорошо к слабо проводящим металлам и затем к совсем по-другому механизму проводящим полупроводникам и неэлектропроводным диэлектрикам. [c.293]

Контакт геометрически.х поверхностей, наиример двух металлов, приводит не к усреднению плотности электронов (что при термодинамической оценке всегда допустимо), а к образованию двойного слоя за счет возникновения связанных электрон-дислокационных состояний как на самой поверхности, так и через границу раздела. При этом поверхность геометрическая, так же как и поверхность Ферми, разделяет разноименные заряды. Легко понять известные затруднения при попытках описания корреляционных функций даже простейшей двумерной одноатомной металлической границы раздела. Еще большие сложности теоретического описания возникают при исследовании границы сопряжения двух, трех и более атомных структур (например, дырочно-электронных переходов в полупроводниках), однако такие кинетически непредсказуемые модели отражают лишь наиболее простейшие модели взаимодействий в реальной природе. [c.78]

При обычных условиях алмаз - диэлектрик, олово и свинец -металлы, а кремний и германий - полупроводники. Ширину запрещенной зоны можно уменьшить, сблизив атомы. Действительно, при давлениях в несколько мегапаскалей многие диэлектрики, в частности алмаз и кварц, переходят в металлическую форму. [c.90]

При изучении разложения карбонила никеля на аррениусовском графике был обнаружен переход такого же типа между областями А и С при температуре выше 175 °С [65]. Для разложения пентакарбонила железа при давлении 2,66 кН/м (20 мм рт. ст.) температура перехода близка к 200 °С [64]. Отложение металлов при разложении паров или других реакциях приводит к образованию эпитаксиальных пленок, что используется при производстве полупроводников. При образовании пленок металлического кремния путем восстановления четыреххлористого кремния водородом (1050—1300 °С) характер отложений на подложке в различных печах изменяется соответственно изменению характера конвективных потоков. Последние влияют на локальные скорости этой реакции, определяющиеся условиями массопереноса. [c.22]

Наряду с описанными разрабатываются и другие теории гетерогенного катализа — электронно-химическая теория, теория цепных реакций и др. В работах последних лет механизм действия некоторых полупроводников и металлических катализаторов рас сматривается в связи с возможными переходами электронов меж ду различными поверхностными электронными энергетическими уровнями, отвечающими различным состояниям катализатора. [c.491]

Для полупроводникового типа катализа важно наличие большого числа легко возбуждаемых электронов. Это связано с электронным характером проводимости при повышенной, а иногда и при комнатной температуре и с окраской. Опираясь на данные физики полупроводников и на незаменимого советчика во всех работах такого рода—на периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, можно очертить круг активных веществ, обладающих необходимыми электронными свойствами. Так, очевидно, "ЧТО свойства, встречающиеся у окислов, должны встречаться в такой и еще более резкой степени у многих нитридов, сульфидов, селенидов и у некоторых арсенидов и т. д. Это будет справедливо до тех пор, пока вследствие сближения свойств катиона и аниона не начнется переход от ионных к атомным решеткам и к металлическим сплавам. Из тех же соображений вытекает, что способность к катализу этого типа должна быть выражена гораздо слабее у галогенидов. До известных пределов здесь можно воспользоваться полуколичественными обобщениями Фаянса и других, связывавших окраску и некоторые другие свойства с деформируемостью. [c.22]

В последние годы были детально исследованы металлические переходы многих других полупроводников — как элементов (селена, кремния, германия, мышьяка, иттербия и др.), так и соединений. и работы принадлежат в значительной своей части Дрикамеру с соавторами и подробно рассмотрены в его важном обзоре [82]. [c.89]

По характеру изменения электрических свойств переходы из твердого состояния в жидкое можно подразделить на два основных типа полупроводник — полупроводник (п—п), полупроводник — металл (п — м). Реально существует и переход полупроводник — полупроводник — металл (п — п — м), являющийся промежуточным между двумя основными. При этом расплав приобретает металлические свойства не вблизи температуры плавления, а после некоторого перегрева. По первому типу плавятся как сами халькогены (S, Se), так и халькогениды — BiaSa, ugS, dTe и др. Кремний, германий и соединения А В после плавления превращаются в металлические расплавы. [c.269]

При высоких и сверхвысоких давлениях изменяются физические свойства веществ. Так, в ряде случаев вещества, которые при обычных давлениях являются изоляторами (например, сера), при сверхвысоком давлении становятся полупроводниками. Полупроводники же при 2- 10 —5- 10 Па могут переходить в металлическое состояние. Подобные переходь[ изучены у теллура, иода, фосфора, ряда соединений. Расчеты показывают, что дальнейшее повышение давления металлизует все вещества. Интересные превращения претерпевает иттербий (УЬ), При давлении до 2- 10 Па иттербий — металл, при 2-Ю —4-10 Па — полупроводник, выше 4-10 Па— нова металл. [c.124]

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]

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]

При большой разнице в работах выхода электронов нз полупроводника и металла контактная поверхность полупроводника приобретает металлические свойства. На границе раздела образуется при этом потенциальный барьер простейшей формы, вольт-амперная характеристика которого совпадает с вольт-ам-перной характеристикой п— р—р ) или р—п п—р) переходов. [c.184]

Продукты взаимодействия металлов подгруппы хрома с кремнием по формульному составу и структурным особенностям во многом напоминают пниктогениды. Для всех трех элементов существуют дисилициды 3S 2, представляющие собой тугоплавкие соединения., обладающие полупроводниковыми свойствами. Дисилициды устойчивы к агрессивным средам при повышенных температурах. Существование низших силицидов для вольфрама и молибдена точно не установлено. Напротив, в системе Сг—Si установлено существование соединений rSi, raSi, rgSi, первое из которых является вырожденным полупроводником, а два других — металлиды. Таким образом, в ряду силицидов хрома наблюдается та же закономерность, что была отмечена для фосфидов с увеличением атомной доли анионообразователя наблюдается переход от металлических свойств к полупроводниковым, что обусловлено изменением характера химической связи путем замены катион-катионных связей у низших силицидов на анион-анионные у высших. [c.346]

Для полупроводников характерно еще одно свойство, отсутствующее у металлических проводников, в нижней заиолненной зоне вещества после перехода части электронов в верхнюю зону остается некоторое число свободных мест плп, как их называют, дырок в массе электронов. [c.283]

Свойства. Сине-черное блестящее вещество, / л 1640°С. 6. 4,65. При комнатной температуре устойчива моноклинная модификация, имеющая структуру, соответствующую искаженному типу рутила. Прн —70 °С эта модификация переходит в другую, соответствующую неискаженной структуре рутила (а=4,530 А с=2,869 А). Изменение кристаллической структуры со-провозкдается изменением типа проводимости (полупроводник-> Металлический проводник). [c.1523]

Так, ионные кристаллы, как правило, имеют гораздо более широкий интервал запрещенных значений энергии между полосами, чем ковалентные кристаллы. Например, в ионном кристалле Na l ширина запрещенного интервала энергии составляет 6 эв (напомним, что для типичных собственно полупроводников ширина интервала имеет порядок величины 1 эв). Поэтому при тех температурах, при которых ковалентные кристаллы проявляют себя как полупроводники, переброс электронов в ионных кристаллах практически еще не происходит, и они по отношению к электронной проводимости ведут себя как изоляторы. В принципе при повышении температуры можно осуществить условия, при которых, будет происходить переход электронов из валентной зоны. Однако оказалось, что такие температуры для всех ионных кристаллов намного выше их температуры плавления, так что металлические свойства ионные кристаллы не проявляют. [c.217]

В работе [32] проведено сравнительное исследование каталитической активности металлического хрома,а также карбидов СгдС2 и Сг,Сд при ароматизации к-гексана ик-октана. Было обнаружено отсутствие каталитической активности у хрома и ароматизирующая способность у обоих карбидов хрома, причем Сг Сз оказался более активным. Отсутствие каталитической активности у хрома может быть связано с тем обстоятельством,что,несмотря на наличие у хрома формально средней по величине акцепторной способности, при окружении его соседними атомами в кристаллической решетке металла осуществляется образование стабильной конфигурации Принятие я-электронов,например водорода в реакциях дегидрогенизации,при этом сильно затруднено или вообще невозможно, что и показано на опыте [33] значительно легче может происходить отдача х-электронов и появляться каталитическая активность в соответствующих реакциях. При образовании карбидов хрома эта стабильная конфигурация нарушается и происходит донорно-акценторное взаимодействие между атомами хрома и углерода, которое сводится к передаче внешних (главным образом 4 ) электронов хрома на коллективизацию с р-электронами углерода. При этом в связи с относительно небольшой величиной для хрома и высоким ионизационным потенциалом атомов углерода вероятен не только переход х-электро-нов хрома в направлении остова атома углерода, но и частичное нарушение 3( -конфигурации с соответственным повышением акцепторной способности хрома. С повышением относительного содержания углерода в карбидных фазах хрома увеличивается вероятность образования связей между атомами углерода (что следует также из усложнения структурных мотивов атомов углерода при увеличении отношения С/Сг), которые стремятся в пределе к образованию устойчивой конфигурации типа характерной для алмаза (что эквивалентно резкому повышению ионизационного потенциала атомов углерода), и в конечном счете ко все большей возможности нарушения 3 -конфигурации атомов хрома. Это вызывает резкий рост каталитической активности при переходе от хрома к его карбидам, в которых атомы углерода образуют цепи. В случае окиси хрома, вследствие высокого ионизационного потенциала кислорода, коллективированные электроны хрома и кислорода резко смещены в направлении атомов кислорода, что содействует нарушению устойчивой конфигурации -электронов хрома, повышает акцепторную способность его остова и вызывает высокую каталитическую способность окиси хрома, например в реакциях типа дегидроциклизации парафиновых углеводородов. Исходя из этого окислы вообще должны обладать относительно высокими каталитическими свойствами, особенно низшие окислы переходных металлов, так как высшие окислы, как правило, являются полупроводниками с большой шириной запрещенной зоны, затрудняющеь электронные переходы. Последнее относится и к некоторым другим тугоплавким фазам в областях их гомогенности, когда при уменьшении содержания неметалла в пределах этих областей появляются энергетические разрывы, как это происходит, например, для нитридов титана и циркония [33—35]. [c.243]