Ширина зоны примесной

Помимо полупроводников описанного типа, которые обладают собственной проводимостью, имеются также так называемые примесные полупроводники. Роль примеси состоит в том, что она создает уровни внутри запрещенной зоны, благодаря чему оказываются возможными электронные переходы с энергией меньшей, чем ширина зоны. Примесь может быть [c.179]

На рнс. 32 изображен график температурной зависимости концентрации основных носителей заряда в примесном полупроводнике. Отрезок аб, соответствующий очень низким температурам, имеет тангенс угла наклона, равный энергии активации примесей отрезок бв проходит в той области температур, где почти все атомы примеси ионизованы, а концентрация собственных носителей еще мала отрезок вг имеет тангенс угла наклона, равный ширине запрещенной зоны и проходит в области высоких температур, где [c.134]

Примесное поглощение. За счет энергии падающего на кристалл света происходит также возбуждение примесных атомов. Для определения минимальной частоты, начиная с которой происходит такое возбуждение, в формулу (125) вместо ширины запрещенной зоны следует подставить значение энергии активации данной примеси. При этом очевидно, что примесное поглощение происходит при более низких частотах, чем собственное. Ясно также, что в результате возбуждения примесных атомов образуются не два носителя заряда, как это было при собственном поглощении, а один носитель и один ионизованный атом примеси. Заметим, что поскольку при обычных температурах легирующие примеси в большинстве полупроводниковых материалов практически полностью ионизованы, то поглощение света этими примесями возможно только при очень низкой температуре. Поэтому при обычных температурах примесное поглощение происходит в основном за счет ионизации ловушек, лежащих в средней части запрещенной зоны. Такая ионизация может привести к резкому изменению коэффициента рекомбинации [так как она определяет величины С и С" из уравнений (110) и (111)1. Это явление часто наблюдается на практике, причем освещение полупроводника, в котором имеются уровни прилипания, приводит к существенному уменьшению скорости процесса генерации—рекомбинации. [c.151]

Электропроводность примесного карбида кремния растет примерно до 600° С, затем ее рост задерживается из-за падения подвижности носителей и даже начинает уменьшаться до появления собственной проводимости, которая начинает проявлять себя в интервале 1400— 1500° С. Ширина запрещенной зоны собственно карборунда a = = 2,86 эв (при 0° К А = 3,1 эв). [c.292]

Избыточные электроны (например, за счет введения атомов фосфора) находятся на энергетическом уровне, который лежит несколько ниже зоны про водимости основного вещества (например, кремния) и называется донорным уровнем примеси (рис. 56. а). Ввиду малой ширины запрещенной зоны между донорным уровнем и зоной проводимости примесные электроны легко переходят в последнюю и улучшают свойства полупроводника п-типа. [c.149]

В твердых телах эти электроны могут сообщать свою энергию либо электронам мишени, либо решетке. Эти взаимодействия еще не изучены теоретически. Тем не менее можно попытаться качественно оценить распределение энергии в двух предельных случаях при наличии полупроводника и изолятора. Основное различие между этими двумя типами твердых тел обусловлено как числом электронов проводимости, так и шириной запрещенной зоны. Любое взаимодействие с электроном проводимости является эффективным и приводит к обмену энергии. В зоне проводимости, которая состоит из непрерывного ряда уровней, электроны могут получать произвольно малые количества энергии, тогда как взаимодействие поступающего электрона с электронами уровней, находящихся ниже зоны проводимости, не всегда приводит к электронному возбуждению. Если АЕ равна разности энергии валентной зоны и зоны проводимости или одной из этих зон и примесного уровня или двух примесных уровней, то электронное возбуждение может возникнуть лишь в случае, если входящий электрон обладает энергией равной или большей, чем 2АЕ избыток энергии, превышающей эту величину и соответствующей переходу между этими уровнями, может быть передан решетке. Во всех других случаях обмен энергией имеет место лишь с решеткой. Поскольку в изоляторе ширина запрещенной зоны, а следовательно, и Д имеют большие значения, то доля энергии, сообщенная решетке, обычно больше для этого типа веществ, чем для полупроводника. [c.210]

Протекание катализа в области собственной или переходной проводимости полупроводника — это одна из возможных причин существования связи каталитической активности с шириной запрещенной зоны и. Но и в области примесной проводимости можно получить связь между энергией активации каталитической реакции и U. Если в суммарную константу скорости реакции к войдет произведение частных констант к и к, , одна из которых будет пропорциональна концентрации электронов к = к тГ, а вторая — концентрации дырок /С2 = к п, тогда ширина запрещенной зоны окажется слагаемым энергии активации, так как произведение ri n определяется шириной запрещенной зоны [c.27]

Не только ширина запрещенной зоны U, но и концентрация примесей в полупроводнике, а также расстояние от примесных уровней до валентной зоны или до зоны проводимости связаны со свойствами основной решетки, хотя и,более косвенно, чем U. Максимально возможное количество атомов примеси определяется типом кристаллической решетки и химическим соответствием между атомами примеси и основного вещества. Обозначим глубину залегания примесных уровней через А 7др. Для донорных примесей [c.33]

Водородоподобная формула (17) внешне аналогична формуле (13). Из них вытекает, что и ширина запрещенной зоны U и глубина залегания примесных уровней изменяются обратно пропор- [c.36]

В каталитических процессах с электронным механизмом можно ожидать симбатного изменения и каталитической активности в тех случаях, когда последняя падает с ростом ширины запрещенной зоны и или глубины залегания примесных уровней Как ука- [c.82]

Рассмотренные выше закономерности подбора катализаторов в реакции На—Ва-обмена не позволяют сделать четких выводов о корреляции каталитических свойств с электронными, в частности с положением уровня Ферми в объеме кристалла. Связь каталитической активности с шириной запрещенной зоны не может быть объяснена протеканием катализа в области собственной проводимости (глава 1, 3), так как На—Ва-обмен на окислах изучался при очень низкой температуре (от —80 до 200° С), когда проводимость окислов примесная или смешанная. Вероятнее, эта связь обусловлена корреляцией 17 с эффективным зарядом поверхностного катиона, который способствует разрыву молекулы На (глава 1, 5). [c.137]

Дополнительные составляющие электродного тока могут, как отметил Геришер, появиться нри наличии в полупроводнике примесных или поверхностных уровней. Эти уровни, заполненные или вакантные, располагаются между зоной проводимости и валентной зоной. Иногда при большой ширине запретной зоны они могут взять на себя почти весь электронный обмен. [c.154]

Ширина запрещенной зоны селена составляет около 1,5 эв. В жидком состоянии у селена имеются признаки собственной проводимости в твердом состоянии (лри температуре ниже точки плавления) селен должен быть примесным полупроводником. [c.117]

Электрические и магнитные. Селен гексагональной модификации вплоть до температуры плавления — примесный полупроводник с дырочной проводимостью. Ширина запрещенной зоны для серого селена Д = = 1,8 эВ, для аморфного (пленка) при 293 К Д =2,2-н2,3 эВ Чистый стекловидный селен близок к изоляторам, его удельное электрическое сопротивление прн 293 К Ом-м. Удельная электрическая прово- [c.352]

Ширина запрещенной зоны для приведенных окислов имеет величину в пределах от 7 до 0,5 эв как правило, энергии активации меньше ширины запрещенной зоны, т. е. исследованные окислы относятся к,примесным полупроводникам. [c.12]

Зависимость электрической проводимости ферритов от температуры внешне является такой же, как и у полупроводников, процессы электропереноса в которых описываются зонной моделью. В основу этой модели, как известно, положена связь энергии активации электрической проводимости с шириной запрещенной зоны (собственная проводимость) или с расположением Донориого или акцепторного уровня в запрещенной зоне (примесная проводимость). [c.115]

С заменой кислорода серой в никелевом феррите энергия локализации электронов уменьшается, число примесных центров и ширина зоны проводимости увеличиваются. Наблюдается переход от перескокового механизма к зонному. При больших заменах кислорода серой может наблюдаться одновременная проводимость по примесям и в узкой -зоне. [c.62]

Л. А. Громов, исследуя (1973 г.) в Ленинградском технологическом институте природу люминофоров, предположил, что активаторами могут служить только те элементы, энергия связи между- атомами которых и атомами — акцепторами электронов ниже, чем между атомами вещества — основы кристаллофосфора. Следовательно, энергетический зазор между валентной зоной и зоной проводимости соединения активирующего элемента с соответствующим элементом основы должен быть меньше, чем ширина запрещенной зоны основы кристаллофосфора. Например, как мы только что отмечали, медь служит активатором для сульфида цинка. Очевидно, ато1У ы меди образуют в структуре сульфида цинка связи с атомами серы, энергия которых приблизительно такая же, как в сульфиде меди. Энергетический зазор сульфида меди Си23 равен 1,2 эВ, ширина запрещенной зоны 2п5 — 3,7 эВ. Естественно, что примесные уровни меди располагаются в запрещенной зоне 2п5. [c.124]

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]

Отсюда следует, что при рассмотрении процесса генерации — рекомбинации в примесном полупроводнике запрещенную зону можно условно разделить на три области среднюю область и две области, одна из которых прилегает к валентной зоне, а другая — к зоне проводимости (рис. 38). Ширина последних двух областей одинакова и равна расстоянию между уровнем электрохимического потенциала электронов [Хэ и ближайшей к нему зоны (проводимости или валентной). Если энергетический уровень ловушек находится в средней из выделенных областей, то коэффициент рекомбинации имеет максимальное значание и не зависит от положения этого уровня. Когда уровень ловушек находится в одной из крайних областей, коэффициент рекомбинации существенно зависит от положения уровня —При этом, так же как и у собственного полупроводника, скорость процесса уменьшается, по мере приближения уровня —к любой из основных зон (см. рис. 38). [c.144]

Тепловое движение переносит часть электронов в зону проводимости в валентной зоне при этом появляются дырки-квантовые состояния, не занятые электронами. Обычно электроны занимают уровни, расположенные вблизи дна Е зоны проводимости, а дьфки - уровни, расположенные вблизи потолка Еу валентной зоны. Расстояния от этих уровней соотв. до Е и Еу порядка энергии теплового движения кТ, т. е. гораздо меньше ширины разрешенных зон ( -постояш1ая Больцмана). Локальные нарушения идеальности кристалла (примесные атомы, вакансия и др. дефекты) могут вызвать образование разрешенных локальных уровней энергии внутри запрещенной зоны. [c.56]

Возникновение и влияние дефектов решетки в случае изоляторов, и в частности пористых веществ (силикагель, окись алюминия), которые мы использовали в опытах, в принципе очень сходны с этими явлениями для полупроводников. В изоляторах присутствует очень малое число свободных носителей тока, и поэтому относительно малые дозы энергии способны заметно изменять их свойства. Однако ширина запрещенной зоны между валентной зоной и зоной проводимости очень велика, и явления становятся более сложными. Дефекты решетки, созданные искусственным путем под действием облучения, вероятно, играют большую роль как в явлениях захвата, так и в рекомбинации носителей тока. Ниже этот вопрос будет рассмотрен более подробно. Резюмируя, можно сказать, что образование дефектов соответствует возникновению новых примесных уровней в облученном твердом теле. Их продолжительность жизни в общем случае довольно велика и может даже иметь квазипостоянный характер при комнатной температуре. [c.218]

Изучение электропроводности а и работы выхода электрона ф при адсорбции и разложении гидразина на полупроводниках [435] показало, что при хемосорбции молекула N2H4 является донором, т. е. заряжается положительно (N2H4), а в условиях реакции (70) — отрицательно, так как реакция ускоряется электронами. Можно показать, что при определенных предположениях об обрыве цепи в этом случае в суммарную константу скорости войдет произведение частных констант, одна из которых будет пропорциональна концентрации электронов, а вторая — концентрации дырок. Тогда, как указывалось в главе 1, 3, скорость реакции не будет зависеть от концентрации легирующих добавок и будет уменьшаться с ростом ширины запрещенной зоны даже в области примесной проводимости. [c.134]

Авторы настоящей работы выдвинули предположение о том, что многие окислительно-восстановительные реакции протекают при температурах, когда катализатор-полупроводник находится в области собственной проводимости . Однако вещества, приведенные для обоснования этого предположения, ZnO, ZnS, ZnSe и ZnTe, имеют все-таки значительную ширину запрещенной зоны (0,6—3,7 эв). Поэтому закономерное изменение каталитических свойств в этом ряду можно объяснить и другими причинами, например закономерным изменением глубины залегания ДЯпр поверхностных примесных уровней, возникающих при адсорбции реагирующих молекул и катализе. Заметим, что АЕпр в конечном итоге определяется также свойствами основного вещества, положением элементов в Периодической системе. [c.118]

Как показали измерения физических свойств при комнатной температуре, а также температурный ход электросопротивления и термо-э. д. с., полуторный сульфид хрома СгаЗз является примесным полупроводником. Ширина запрещенной зоны составляет для примесной области 0,16 эв, для собственной --0,7 эв. [c.145]

Для практич. использования П. очень важгга возможность создания переходного слоя, так наз. р п-перехода, где соприкасаются или непосредственно переходят друг в друга области проводимости разных типов — дырочная и электронная. Физич. основой большинства применений П. являются электронные процессы, происходяш,ие в этой переходной области, напр, такие процессы, как генерация и рекомбинация носителей тока. При воздействии на П. света и различных ионизирующих излучений происходит переход электронов П. в зону проводимости. Тепловое движение также обеспечивает при всех темп-рах переброс пек-рого количества электронов в зону проводимости. Ионизация примесей в П. при комнатной темп-ре обусловлена тем, что отрыв электронов облегчается поляризуемостью среды, в к-рой находится примесный атом. Поляризуемость среды, характеризуемая диэлектрич. постоянной, ослабляет силы связи между электронами и ядром примесного атома и уменьшает энергию ионизации. Диэлектрич. постоянная е связана с энергией активации собственной проводимости выражением ъ-АЕ = onst. Кроме указанных параметров, для П. важно знание времени жизни носителей тока, характеризующего скорость процесса исчезновения неравновесных носителей тока вследствие рекомбинации электронов с дырками. Для определения ширины запрещенной зоны П. наряду с определением температурной зависимости электропроводности в области собственной проводимости применяют оптич. методы и определение температурной зависимости эффекта Холла. [c.122]

Смотреть страницы где упоминается термин Ширина зоны примесной: [c.36] [c.130] [c.311] [c.341] [c.314] [c.274] [c.299] [c.525] [c.79] [c.299] [c.40] [c.237] [c.21] [c.25] [c.36] [c.268] [c.674] [c.10] [c.365] [c.73] [c.430] [c.278] [c.304] [c.390] [c.55]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология