Примесные атомы

Полупроводниковые свойства германия и кремния зависят от характера и количества примесных атомов, а также от распределения этих примесей по длине и сечению слитка. [c.96]

Точечные дефекты. Точечными, или атомными, дефектами в структуре ионного кристалла (какими и является основная часть кристаллов силикатов) являются дефекты по Шоттки и по Френкелю (вакансии) и дефекты, связанные с примесными атомами (твердые растворы). К точечным дефектам относятся также электронные. [c.167]

В заключение следует отметить, что изменение температуры окружающей среды и температуры продукта перекачки, как показывают полученные результаты, влияет на структуру и свойства металла труб СГС. В частности, снижение температуры до -40°С уменьшает ударную вязкость в два раза. Повыщенная температура ( 400 С) увеличивает диффузию примесных атомов и ускоряет деформационное старение трубных сталей. При этой температуре в сталях происходит перегруппировка дислокации, уменьшение плотности дислокации и микродефектов, часть вакансий уходит на границы зерен, а часть вакансий и междоузельных атомов поглощается дислокациями. [c.139]

Возможен также другой механизм, прн котором атомы примеси, не замеш,ая собственные атомы, внедряются в междуузлие кристаллической решетки. В этом случае электроны примесных атомов уже не участвуют в образовании валентных химических связей, а принадлежат только данному атому. Отсюда следует, что при любой валентности примесных атомов все их электроны находятся на невозбужденных орбитах. При таком положении вещей донорные или акцепторные свойства примесных атомов не зависят прямым образом от их валентности, а определяются электроотрицательностью. Если электроотрицательность примесных атомов больше, чем основных атомов решетки, то примесь обладает акцепторными свойствами. При обратном соотношении в электроотрицательностях атомы примеси являются донорами. [c.129]

Обычно твердые вещества получаются в виде поликристаллических тел. Последние представляют собой сростки мельчайших кристаллов — зерен размером (в металлах) от 0,1 до 10 мкм. Кристаллическая структура зерен менее совершенна, чем блоков монокристалла. Помимо того, что внутри и на поверхности зерен имеются примесные атомы, зерна во всех направлениях иссечены дислокациями. В большинстве поликристаллических тел зерна расположены беспорядочно, так что между их граничными поверх- [c.43]

Об электронном или дырочном механизме проводимости судят по знаку т. э. д. с. (плюс или минус). Если носители тока — электроны, то с повышением температуры они диффундируют от горячего конца к холодному, и горячий конец получает более высокий положительный потенциал. При дырочной проводимости горячий конец заряжен отрицательно [87]. В ряде случаев имеется смешанная проводимость, а также изменение механизма проводимости в пределах некоторых температур. Примесные атомы, особенно кислород и сера, могут изменять величину и характер проводимости. [c.213]

В механизме проводимости полупроводников важную роль играют примеси, даже при очень малом их содержании. В зависимости от химической природы атомов примесей, их валентности и характера размещения в кристалле, в полупроводнике может возникнуть избыток свободных электронов или дырок и в соответствии с этим будет преобладать электронная или дырочная проводимость. Добавляя к кристаллу примесные атомы элементов пятой группы периодической системы (мышьяк, сурьму, фосфор), можно получить полупроводник с преобладающей электронной проводимостью. Рассмотрим, например, кристалл германия, в котором один из атомов замещен атомом фосфора. [c.95]

В пределах температур между первым и вторым экстремумами продолжается удаление примесных атомов, рост плоскостных углеродных сеток и образование межплоскостных связей. Все это приводит к уплотнению углеродной части кокса, интенсивному возрастанию его электропроводности и упругих свойств с одновременной потерей пластических свойств. [c.234]

Заметим, что появление дефектов может быть вызвано не только собственными, но и примесными атомами. Присутствие примесных атомов может сильно влиять на механические и физические свойства кристаллов. Так, добавление к железу 1% N1, 1% Мп и 1% Сг существенно повышает его твердость примерно на 5, 12,5 и 25% [c.166]

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]

Вещества высокой чистоты имеют непреходящее самостоятельное значение в сугубо научном плане. Повышение степени чистоты часто приводило к открытию новых свойств вещества и новых явлений, т. е. к повышению уровня знаний о веществе как форме существования материи. Имеющиеся в нашем распоряжении материалы высокой чистоты пока представляют собой лишь слабое приближение к абсолютно чистому веществу , поскольку суммарное число примесных атомов или молекул в них всего на пять-шесть порядков меньше числа частиц основного вещества. [c.5]

Ловушками для зарядов в любых органических веществах (в случае РТЛ существенного различия между полимерами и низкомолекулярными органическими соединениями нет) могут быть молекулы или группы атомов, обладающие положительным сродством к электрону, которые присутствуют в веществе еще до облучения. Особую роль при этом обычно играют примесные атомы и молекулы. Б процессе облучения у-излучением или электронами в полимерном веществе образуются новые ловушки, в роли которых выступают стабилизированные радикалы, отличающиеся от исходных молекул большим электронным сродством. Обладая неспаренным спином, такие радикалы являются эффективными центрами захвата как отрицательных, так и положительных зарядов. Сродство к [c.236]

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]

Примесные полупроводники р-типа (рис. А.62, е). Внесение примесных атомов, способных быть акцепторами электронов, приводит к тому, что примесные энергетические термы находятся несколько выше валентной зоны О. Вследствие переноса электронов из валентной зоны на уровни атомов-акцепторов в валентной зоне становится возможной дырочная проводимость . (Комбинации германиевых и кремниевых полупроводников с р- и л-проводимостью применяются в транзисторах.) [c.143]

Твердые растворы. Одним из видов дефектов, связанных с при. месями, являются твердые растворы. В природе нет кристаллов, состоящих из абсолютно чистого вещества. Каждое вещество содержит то или иное количество примесей, т. е. атомов постороннего вещества. Самые чистые химические вещества включают более 10 % примесей или избытка одного из своих компонентов. А это значит, что в кристаллах размером 1 см примесных атомов не менее 10 . [c.169]

Введение в кристаллический кремний примесных атомов фосфора, имеющих по пять валентных электронов, также нарушает энергетическую однородность кристалла. В этих условиях каждый атом фосфора уже при сообщении ему энергии порядка 4,4 кДж/моль способен ионизироваться, перебрасывая один из своих электронов в зону проводимости и превращаясь в положительно заряженный ион. Аналогично ведут себя в кристаллах кремния и германия примесные атомы мышьяка, сурьмы и золота, обычно называемые донорными примесями. Для получения полупроводника с определенной концентрацией носителей (электронов или дырок) необходимо, чтобы количество собственных переносчиков тока в кристалле было примерно на два порядка ниже. [c.89]

Примесные ядра, находясь в чужой матрице, локально возбуждают ее, но и в самом примесном атоме происходят изменения электронной конфигурации вследствие взаимодействия примеси с атомами основной решетки. Это изменение, а именно изменение распределения электронов вокруг примеси, определяется потенциальными полями кристаллической решетки. Следовательно, величина изомерного сдвига на примесном ядре в разных матрицах должна характеризовать электронное строение матрицы. [c.203]

ПОСТОЯННЫХ матриц дает возможность предполагать, что эффективное число коллективизированных электронов на примесном атоме изменяется в различных окружениях так, чтобы выравнивать силовые постоянные. [c.204]

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]

НИИ. в определенных условиях атомы примесей могут ионизироваться, существенно изменяя свойства кристалла. В качестве примера рассмотрим состояние примесных атомов алюминия и фосфора в кристаллах кремния. Кремний принадлежит к классу полупроводников и имеет ковалентную кристаллическую решетку типа алмаза (рис. 33), в которой каждый атом связан с четырьмя соседними атомами вр -гибридными электронными облаками. [c.89]

К точечным дефектам относятся уже обсуждавшиеся выше дефекты в кристаллах простых веществ чужеродные (примес-ные) атомы, или ионы, которые замещают в кристаллической решетке частицы основного вещества или внедряются в междоузлия (окраска рубина, изумруда, алмаза вызвана примесными атомами) комбинации вакансий с электронами (центры окраски) и др. [c.178]

Проводимость полупроводников может быть обусловлена нарушением идеальной периодичности кристаллической решетки, например, за счет примесных атомов постороннего вещества, у которого зона проводимости совпадает с запрещенной зоной основного вещества. При этом если атомы примеси отдают свои электроны, то они попадают только в зону проводимости (рис. П1.35, а). Примеси такого типа называются донорами, а сам кристалл называется полупроводником /г-типа. Когда атомы примеси обладают электроно-акцептор-ными свойствами, они захватывают электроны из заполненной зоны, где образуются пустые места, или дырки, куда и попадают электроны проводимости (рис. П1.35, б). Такое вещество называется полупроводником дырочного, или р-типа. [c.203]

Как показано на рис. III.7, примесные атомы алюминия и фосфора замещают атомы кремния в узлах решетки. Энергетическая однородность кристалла при этом нарушается. Атомы алюминия имеют лишь по три валентных электрона, что приводит к дефициту одного электрона в каждом занимаемом ими узле кристаллической решетки. Однако при сообщении атому алюминия небольшой энергии порядка 5,5 кДж/моль он захватывает недостающий электрон, превращаясь в отрицательно заряженный ион и образуя вблизи себя положительно заряженную дырку. Электрическая нейтральность кристалла при этом сохраняется. Аналогичное алюминию действие оказывают на свойства полупроводниковых кремний и германия примеси и других элементов, таких, как бор, галлий, индий, цинк, железо, марганец. Их называют акцепторными примесями. [c.80]

Как показано на рис. 38, примесные атомы алюминия и фосфора замещают атомы кремния в узлах решетки. Энергетическая однородность кристалла при этом нарушается. Атомы алюминия имеют лишь по три валентных элект- Рис- 38- Решетка кремния с приме-рона, что приводит к дефициту од- алюминия и фосфора [c.89]

Изменить концентрацию носителей тока в полупроводнике можно и дозированным введением в его структуру примесей. При этом если число валентных электронов у примесных атомов не совпадает с валентностью атомов в кристаллической решетке основного вещества, то в подобном примесном полупроводнике резко возрастает концентрация носителей тока одного вида — электронов или дырок. Например, введение одного атома мышьяка на 100 млн. атомов германия равнозначно появлению в 1 см такого вещества дополнительных [c.310]

Важнейшая особенность полупроводников — их чрезвычайно высокая чувствительность к примесям. Так, германий относится к числу лучших полупроводников. Однако при наличии в нем 1 примесного атома N1 на 10 атомов Ое последний теряет свои достоинства. Другими словами 1 г никеля может испортить 10 ООО т германия в качестве полупроводника. Подобные сверхмалые концентрации чужеродных атомов могут коренным образом изменять не только электрические, но и (правда, в меньшей степени) механические, химические, оптические, магнитные, тепловые характеристики полупроводниковых материалов. С другой стороны в создании этих материалов их легирование сверхмалыми специально подобранными добавками является фактором решающего значения с помощью таких добавок регулируются все основные свойства полупроводников. [c.453]

Сильно влияют на свойства твердых тел точечные примесные дефекты. При образовании последних частицы примесей (молекулы, атомы или ионы) располагаются или в узлах пространственной решетки кристалла, вытесняя из них частицы основного вещества, или занимают места в междоузлиях. Примесные дефекты в кристаллах могут существовать или в нейтральном, или в заряженном состоянии. В определенных условиях атомы примесей могут ионизироваться, существенно изменяя свойства кристалла. Б качестве примера рассмотрим состояние примесных атомов алюминия и фосфора в кристаллах кремния. Кремний [c.79]

Введение в кристаллический кремний примесных атомов фосфора, имеющих по пять валентных электронов, также нарушает энергетическую однородность кристалла. В этих условиях каждый атом фосфора уже при сообщении ему энергии порядка 4,4 кДж/моль способен ионизироваться, перебрасывая один из своих электронов в зону проводимости и превращаясь в положительно заряженный ион. Аналогично ведут себя в кристаллах [c.80]

Носители заряда в полупроводниках и диэлектриках возникают за счет возбуждения связанных электронов. Отсюда следует, что их концентрация может резко изменяться под действием температуры, света, ядерных излучений, а также за счет введения примесных атомов, способствующих уменьшению энергии возбуждения. Так, при температурах, близких к абсолютному нулю, концентрация носителей в этих веществах практически равна нулю, а при высоких температурах становится близкой к концентрации носителей в металлах. Следовательно, повышение температуры способствует возбуждению связанных электронов и наоборот, понижение температуры вызывает связывание электронов, т. е. исчезновение носителей заряда. Процессы возбуждения (генерации) и исчезновения (рекомбинации) носителей заряда происходят не моментально, а с некоторой конечной скоростью, величина которой определяет целый ряд основных свойств полупроводников и является одной из важнейших характеристик материала. [c.11]

Рассматривая внутреннее строение кристаллов, мы предполагали, что имеем дело с идеальными кристаллами, т. е. с такими, в которых нет никаких отклонений в положении тех или иных элементов структуры или в их химическом составе. Однако как природные, так и искусственно выращенные кристаллы имеют дефекты структуры, а в их решетке находятся примесные атомы. [c.89]

Добавляя к кристаллу определенные примесные атомы, можно получить полупроводник, в котором электроперенос осуществляется за счет только электронов (л-тип) или только дырок (р-тип). Если к кристаллу кремния добавить атомы элементов V группы периодической системы, то можно получить проводимость -типа. Дримеси, увеличивающие число свободных электронов в полупроводнике, именуются донорными. Если в кристалл кремния ввести примесные атомы элементов П1 группы, то будет иметь место проводимость р-типа. Такие примеси называются акцепторными. [c.9]

В случае примесных полупроводников, пока содержание примесных атомов невелико, остаются в силе основные соотношения, полученные для собственно полупроводников. С ростом содержания примесей поведение системы полупроводник— раствор уже не может быть описано приведенными уравнениями и зависит от природы примесных атомов. Так, в пределе для примесного л-полупр6 -водника, особенно ири высокой плотности поверхностных состояний, электрические свойства границы его с раствором приолнжаются к свойствам системы металл — раствор. [c.275]

Поэтому, как правило, для ускорения переноса вещества твердофазные реакции проводят при повышенной температуре. Реакцию можно проводить и при относительно низкой температуре, если структурные элементы исходных веществ остаются неизменными (разд. 33.9.2). В процессе присоединени частицы к исходной структуре энергия должна подводиться в таком количестве, чтобы, с одной стороны, обеспечить достаточную подвижность присоединяющейся частицы, с другой стороны — не нарушить структуру исходной решетки. Исследование кинетики реакций в твердой фазе показывает, что химическая активность твердых тел в первую очередь зависит от степени совершенства структуры реального кристалла. Под несовершенством структуры понимают общее число дефектов решетки, причем можно различать макродефекты кристалла (границы зерен, смещения (дислокации), примесные атомы) и микро, (ефекты (точечные) однородного кристалла. [c.430]

Ж. Пруст, 1801—1808 гг.). Это значит, что соотношения между массами элементов, входящих в состав соединения, постоянны. Закон всегда выполняется для газообрг13ных и жидких веществ. Для вещества, находящегося в твердом состоянии, строго говоря, закон не справедлив. Это связано с тем, что в кристаллической структуре любого твердого вещества всегда, в той или иной мере, имеются пустоты, не заполненные атомами, примесные атомы других элементов и другие отклонения от идеальной структуры. На все это, наряду с температурой, давлением, концентрациями веществ, влияет очень большое число других факторов, связанных уже с технологией получения, выделения и очистки вещества. Так, в соединении висмута с таллием на единицу массы таллия может [c.19]

Исследования эффекта Мёссбауэра часто проводятся на веществах, в которых либо ближайшее окружение резонансно поглощающих ядер имеет симметрию ниже кубической, либо в кубической решетке есть примесные атомы или ионы, приводящие к появлению отличного от нуля градиента электрического поля. Если при этом ядро обладает отличным от нуля собственным магнитным моментом, то в мессбауэровском спектре наблюдается сверхтонкое расщепление линии поглощения, обусловленное комбинированным электрическим и магнитным взаимодействием. В результате такого взаимодействия спектр усложняется, линии [c.213]

Исследование природы парамагнитных центров (ПМЦ) в Y-облученных образцах методом электронного парамагнитного резонанса позволило установить присутствие двух типов дефектов в кристаллических решетках твердых растворов 3S электроны и дырки, локализованные вблизи примесных атомов, и электроны и дырки, захваченные катионными и анионными вакансиями, а также другими дефектами, присутствовавшими в кристаллах до облуче- [c.235]

Изменить концентрацию носителей тока в полупроводнике можно и дозированным введением в его структуру примесей. При этом, если число валентных электронов у примесных атомов не совпадает с валентностью атомов в кристаллической решетке основного вещества, то в подобном примесном полупроводнике резко возрастает концентрация носителей тока одного вида — электронов или дырок. Например, введение одного атома мышьяка на 100 млн. атомов германия равнозначно появлению в 1 см такого вещеста дополнительных 4,5 10 подвижных электронов. Это в 15—20 раз больше концентрации собственных носителей тока в германии, поэтому перенос тока в таком примесном полупроводнике будет осуществляться главным образом электронами, прлчем его электрическая проводимость возрастает в 5—6 раз. [c.340]

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]

Рассеяние на ионизованных примесях. При пониженных температурах (Т < 100 К) эффективность теплового рассеяния уменьшается, однако, в этой области температур сказывается другой механизм рассеяния, а именно, рассеяние на ионизованных примесях. Если при высоких температурах, т. е. при значительных скоростях, носители заряда не успевают взаимодействовать с ионизованными атомами примесей, то при низких температурах скорости носителей заряда таковы, что они, попадая в поле примесных атомов, заметно изменяют траекторию свое10 движения, т. е. рассеиваются. [c.131]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология