Вакансии влияние на свойства полупроводников

Различные структурные дефекты решетки избыточные атомы в междоузлиях, вакансии, дислокации, границы кристалла, оказывают значительное влияние на структурно-чувствительные свойства полупроводников. Многие полупроводниковые соединения являются фазами переменного состава с более или менее широкой областью существования. Свойства таких соединений определяются главным образом природой и концентрацией точечных дефектов. Управление структурно-чувствительными свойствами материалов сводится к выбору методов и установлению условий, обеспечивающих возможность контролируемого введения дефектов определенного типа в решетку кристалла либо в процессе его выращивания, либо при его последующих обработках. Однако для этого необходимо предварительно установить характер и степень изменения физических свойств при введении в решетку кристалла дефектов определенного типа (например, примесей) в зависимости от их концентрации. Сложность этой задачи заключается в том, что лишь в исключительных случаях удается изготовить кристалл, содержащий дефекты только [c.8]

Дислокации оказывают большое влияние как на процессы роста кристаллов, так и на их механические свойства. В полупроводниках они влияют, кроме того, и на электрические свойства. Дислокации сказываются также на процессах образования и исчезновения собственных точечных дефектов (атомы в междоузлиях, вакансии), давая возможность этим процессам проходить внутри кристалла и исключая необходимость диффузии к внешней поверхности кристалла. Даже в том случае, когда образование и исчезновение дефектов происходят внутри кристалла (дефекты по Френкелю), дислокации часто способствуют этому [34], Поскольку дислокации не относятся к числу равновесных конфигураций кристалла, в настоящей книге они не рассматриваются. По этим вопросам имеется специальная литература [35—39]. [c.159]

Вводя в один и тот же кристалл полупроводника примеси различного характера, можно, изменяя характер проводимости, создавать различные электронные схемы (диоды, триоды, тетроды и т. д.). Влияние примесей на электрические свойства полупроводников и объясняет те высокие требования, которые предъявляются к чистоте полупроводниковых материалов и к их кристаллической структуре, которая должна обладать наименьшей концентрацией несовершенств (дислокации, блоки, вакансии). [c.448]

Влияние примесей на электрические свойства полупроводников и объясняет те высокие требования, которые предъявляются к чистоте полупроводниковых материалов и к их кристаллической структуре, которая должна обладать наименьшее концентрацией несовершенств (дислокации, блоки, вакансии). [c.434]

Характерной особенностью полупроводников является их способность резко изменять свойства под влиянием очень малых концентраций примесей. Так, при введении очень небольшого числа атомов мышьяка в решетку германия в ней появляется на каждый атом мышьяка один избыточный электрон атом мышьяка имеет пять валентных электронов, атом германия — четыре эти четыре электрона используются на связи с четырьмя соседними, поэтому при замещении атома германия атомом мышьяка один электрон остается слабо связанным и относительно легко может перейти в зону проводимости. Таким образом введение мышьяка увеличивает электропроводность германия — в зоне проводимости оказывается больше электронов. Наоборот, при введении в решетку германия атома, имеющего всего три валентных электрона, например индия, эти примесные атомы не могут образовать четырех связей и около атома индия возникает дырка , электронная вакансия, на которую может быть вытянут электрон из зоны проводимости. Вполне возможно также, что тот или иной донор электронов помещается не в узле решетки, а в междоузлии, отдавая в зону проводимости свой электрон. Соответствующее поведение для акцептора электронов принципиально возможно, но практически почти никогда не наблюдается вследствие того, что более объемистые отрицательные ионы трудно ввести в междоузлия. [c.283]

Схематически влияние р-металла III группы периодической системы на проводимость полупроводника (Ое) показано на рис. 204. Захватывая электроны из о-связи Ое—Ое, атом Оа обращается в отрицательный ион, создавая этим самым электронную вакансию, или дырку . Таким образом, создается примесная проводимость полупроводников, очень сильно изменяющая их электрические свойства. Подбор донорных и акцепторных примесей показан в табл. 127, где приведена часть периодической системы Д. И. Менделеева, из которой исключены - и /-металлы, электронное строение которых является особым (гл. XII). [c.448]

Влияние химических примесей на свойства сложных полупроводников точно такое же, как и на элементарные полупроводники, хотя во многих материалах на количество носителей заряда оказывают влияние также и дефекты кристаллической решетки (вакансии и междоузлия), возникающие вследствие неполной стехиометрии. Наблюдаются также изменения валентности, обусловленные присутствием примесей в кристалле. Так, одновалентный литий, содержащийся в NiO, приводит к образованию ионов трехвалентного никеля в равной концентрации эти ионы трехвалентного никеля непосредственно определяют количество носителей тока, а следовательно, и проводимость. [c.26]

Влияние дислокаций и других дефектов сказывается не только на росте кристалла и его механических свойствах, но и на электрических свойствах полупроводников, так как вызывают рассеяние носителей заряда. Дефекты решетки сильно влияют на оптические свойства некоторых кристаллов. Например, вакансии в анионной подрешетке галидов щелочных металлов являются центрами притяжения электронов. Когда в места таких вакансий попадают электроны, то возникают так называемые F-центры, вследствие чего бесцветные прозрачные кристаллы (Na l и др.) приобретают синюю или пурпурную окраску из-за поглощения света электронами, захваченными де ктами решетки. [c.146]

При наличии очень небольших, но контролируемых количеств примесей в правильной кристаллической решетке, либо при небольшом избытке одного из компонентов твердого вещества, или же просто при наличии вакансий в кристаллической решетке образуются так называемые дефектные кристаллы. Каждый из таких дефектов— примесь, избыточный компонент или вакансия — обусловливает недостаток или избыток валентных электронов, необходимых для образования связи между частицами кристалла, и поэтому придает веществу новые свойства. Например, в кристалле элементарного кремния атом кремния может быть замещен атомом алюминия, что обусловливает недостаток в один электрон, поскольку атом алюминия имеет только три валентных электрона, а атомы кремния — четыре. Появление в решетке атома, которому недостает валентных электронов для образования должного числа ковалентных связей, приводит к образованию электронной вакансии, или так называемой дырки. При наложении на кристалл электрического потенциала дырка начинает мигрировать и в результате у кристалла появляется особый вид электропроводности подобные кристаллы называют полупроводниками. Если замещающий атом обладает избытком электронов, лишние электроны не принимают участия в образовании ковалентных связей и могут свободно перемещаться по кристаллу под влиянием приложенного внешнего потенциала. Такой полупроводник относится к п-типу (его проводимость обусловлена наличием свободных отрицательных зарядов, отрицательный по-английски negative), а полупроводники с недостатком электронов относятся к р-типу (их проводимость обусловлена наличием свободных положительных зарядов — дырок, положительный по-английски positive). Строение полупроводников этих типов схематически изображено на рис. 10.22. [c.183]

Для примесных полупроводников возможны два случая. Если эффективные дефекты, возникающие под действием облучения, обладают тем же характером (донорным или акцепторным), что и существовавщие до этого дефекты или примеси, т. е. если они изменяют концентрацию основных носителей тока, то эффект облучения будет очень слаб в этом твердом теле. Концентрация нарущений, существовавщих до облучения, часто составляет 10 — 10 8 на 1 г, т. е. она больше, чем концентрация дефектов, получающихся при облучении. Если образованные дефекты оказывают влияние на концентрацию второстепенных носителей тока, то происходят очень значительные изменения в свойствах твердого тела. Действительно, если учесть, что произведение числа электронов проводимости на число дырок постоянно при данной температуре пр = N ), то изменение числа второстепенных носителей тока приведет к одновременному изменению числа главных носителей тока. Поскольку концентрация второстепенных носителей тока может быть очень низка, даже меньше 10 ° г , то возможно, что в противоположность предыдущему случаю эффекты будут значительны для относительно малых доз радиационной энергии могут наблюдаться изменения типа проводимости образца. Например, в случае германия, когда произведение пр равно 6-10 6, акцепторные уровни (вакансии), образующиеся под действием радиации, играют доминирующую роль [70]. После облучения германия -типа возникает большое число дырок в результате концентрация носителей тока п, а следовательно, и проводимость быстро убывают если доза рассеянной энергии достаточна для создания примерно Ю з эффективных акцепторных дефектов, полупроводник становится собственным полупроводником, причем его проводи- [c.217]

Для сохранения нейтральности заряда в бинарных полупроводниках вместо анионов и катионов могут служить электроны (или дырки). Подобные носители дают возможность рассматривать заряженные вакансии точно так же, как ионизированные примеси, и использовать для их исследования измерения проводимости и эффекта Холла. Нестехиометрическое поведение может возникнуть из-за образования вакансий типа Френкеля или Шоттки. Еще в 1907 г. Бедекер [21] показал, что проводимость Си з величивается с избытком Однако только Вагнер с сотр. [22] установил количественные зависимости проводимости N10, ЕеО и многих других окислов от давления кислорода. В более поздних работах, особенно в работах Айзенмана [23] и Хинтербергера [24] по РЬ8, установлена роль анионных и катионных вакансий как доноров и акцепторов. Совсем недавно стало возможным получение монокристаллов РЬ5, и Блум [25] подробно исследовал влияние давления паров серы не только на свойства нелегированного РЬ5, но и на свойства РЬ5, легированного серебром и висмутом. [c.277]

Поскольку изменения вибрационной энтропии при образовании как вакансий, так и межузельных атомов всегда значительно меньше соответствующих энтальпий образования, то концентрация того или иного вида дефектов определяется в первую очередь величиной энтальпии образования. Расчеты показывают, что для плотно упакованных металлов концентрация атомов в междоузлиях на много порядков меньше концентрации вакансий. В случае же элементарных полупроводников со структурой типа алмаза объем междоузлий и их окрул-[ение мало отличаются от нормальных узлов и, следовательно, переход атома из узла в междоузлие не сопровождается появлением столь большой энергии деформации, как в плотно упакованных металлах. Поэтому концентрация межузельных атомов в кристаллах со структурой типа алмаза может быть того же порядка, что и концентрация вакансий. Однако не существует каких-либо данных о влиянии межузельных атомов на свойства кремния или германия, и можно считать, что концентрация атомов в междоузлиях достаточно совершенных кристаллов в общем случае незначительна. Необходимо обратить внимание на то, что между равновесными концентрациями вакансий и межузельных атомов в чистых элементарных кристаллах отсутствует какая бы то ни было связь. Это объясняется тем, что поверхность кристалла (внешняя или внутренняя) всегда играет роль либо источника, либо стока вакансий. Между кристаллами с точечными дефектами Шоттки и кристаллами с дефектами Френкеля имеется принципиальное различие. [c.169]

Особенно интенсивнь1м в этот период было изучение строения и свойств твердых тел. Кроме обычных температур исследования были распространены на область высоких и очень высоких температур, а также на область очень низких температур. Исследования эти стимулировались быстро развивающимся применением полупроводников, а также применением твердых веществ (металлов, керамики и. пр.) в различных областях новой техники. Исследовались тонкие особенности внутреннего строения кристаллов дефекты структуры (дислокации, вакансии и пр.), дефект-ы состава (влияние примесей, нестехиометрические фазы и фазы переменного состава). На новом уровне решалась задача получения веществ высокой степени чистоты (полупроводники, мономеры). Изучались особенности внутреннего строения полимеров. [c.25]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология