Введение в химию полупроводников

	металлы	полупроводники (п/п)	диэлектрики
ρ (Ом см)	10-6 – 10-3	10-4 – 109	109 – 1019
ΔЕ	0	0.1 – 4(5) эВ	>5 эВ
Δρ/ΔТ	>0	<0	<0

П/п. в системе Д.И.Менделеева (элементарные/простые полупроводники)

IA	IIA	IIIA	IVA	VA	VIA	VIIA	VIIIA
металлы		B 1.1 эВ	С 5.5 эВ	Р 1.5 эВ	S 2.5 эВ	диэлектрики
			Si 1.1 эВ	As 1.2 эВ	Se 1.7 эВ
			Ge 0.72 эВ		Te 0.36 эВ	I 1.25 эВ
			α-Sn 0.1 эВ

С увеличением радиуса атома ширина запрещенной зоны уменьшается, т.к. ослабляются химические связи. В элементарных п/п характер химической связи, в основном, ковалентный. Электронная пара локализована между атомами и при температуре абсолютного нуля все эти простые полупроводники являются диэлектриками.

Кристаллическая решетка алмазоподобных полупроводников представляет собой плотно упакованные тетраэдры (вытекает из структуры атомов). Участие в связи принимают и гибридные орбитали, направленные к вершине. Вся валентная зона заполнена. Зона проводимости (4S) – эта зона еще более возбужденного состояния – практически пустая.

ΔЕ = 1.1 эВ при абсолютной температуре больше 0 электроны могут попадать в зону проводимости, т.е. вырваться из локализованного состояния, разорвать химические связи, при этом электрон в зоне проводимости будет свободно менять энергию, а значит может участвовать в проводимости. ЭДП – собственная проводимость п/п. Истинными носителями тока являются электроны.

Общая характеристика элементарных п/п:

№	элемент	порядковый номер	атомный радиус, нм	ΔЕ, эВ	температура плавления
1	C (алмаз)	6	0.077	5.6	3800
2	Si	14	0.177	1.21	1423
3	Ge	32	0.122	0.78	937
4	Sn (серое)	50	0.156	0.88	232
5	Pb	82	0.175	0	327

Copyright © 2024 - All Rights Reserved - www.chemicalnow.ru