А. Ф. Новиков строение вещества
жүктеу/скачать 2,4 Mb. Pdf көрінісі
|
1022 3
| 80
решетки будет недоставать одного электрона для образования связи с четырьмя окружающими атомами кремния. Таким образом, в решетке кремния будет отсутствовать один валентный электрон, причем ситуация здесь оказывается иной, чем в случае собственного полупроводника, где появление вакансии электрона, или дырки, связано с наличием электрона в другом месте кристалла. В случае примеси бора в кремнии появление дырки не вызывает появления электрона в зоне проводимости. Валентные электроны из соседних узлов решетки могут переходить к атому бора и рекомбинировать с примесной дыркой, однако дырка теперь появится уже у этого соседнего узла. Внешне этот переход воспринимается как перемещение дырки по кристаллу. Направленное движение положительных вакансий по кристаллу создает электрический ток – появляется проводимость, причем носителями заряда здесь будут служить только дырки, обеспечивая тем самым проводимость р - типа. Такого типа примеси в полупроводниках называют акцепторными. Уровень энергии электрона, находящегося около примесного атома с более низкой валентностью, также попадает в запрещенную зону, располагаясь, однако, теперь вблизи валентной зоны (см. рис.56). Акцепторный уровень, как показывает само название, воспринимает электрон из валентной зоны и удерживает его, так что в валентной зоне появляются носители заряда – дырки. На рис.57 показана зависимость проводимости кремниевого полупроводника с донорной ( n - типа) и акцепторной ( р - типа) примесями в зависимости от концентрации: видно, что уже 10 19 атомов примеси в 1 см 3 (около 0,02 %) дают приращение проводимости в миллион (!) раз. Контролируемое введение примесей позво- ляет получать полупроводниковые материалы с заданными электрическими и оптическими ха- рактеристиками. Успехи современной техники и технологии были бы немыслимы без таких материалов. Полупроводниковые свойства обнаруживает ряд простых веществ в кристаллическом состоянии – это элементы р - типа: кремний Si , германий Ge , мышьяк As , сурьма Sb , теллур Te , селен Se . Значительно более широк круг двойных, тройных и более сложных полупроводниковых соединений. Среди них встречаются явно ковалентные кристаллы, например, карбид кремния Si С (ширина запрещенной зоны 2,1 эВ). Целый ряд кристаллов двойных полупроводников имеет связь преимущественно ковалентного типа, но с заметным вкладом ионности: арсенид галлия GaAs (1,35 эВ), антимонид индия InSb (0,17 эВ), а также другие соединения элементов III и V групп, так называемые полупроводники типа А III В V : GaP, AlAs, InP и др. Есть также |