Соединения аivбvi.

Также относятся к группе халькогенидов и среди них наиболее изучены халькогениды свинца (сульфид, селенид и таурид свинца). PbS, PbSe, PbTe

Лекция 16.04.08

Известны как самые узкозонные полупроводники и уже давно применяется в качестве детекторов ИК – излучения. Все три химических соединения кристаллизуются в гранецентрированной кубической решетке, и химическая связь отличается большой долей ионной связи, но не является чисто ионной. Ширина запрещенной зоны колеблется от 0.3 до 0,4 эВ. В отличии от А^IIB^VI эти халькогениды могут иметь как проводимость p типа, так и n типа, причем их электропроводность можно изменять и легированием и измренением стехиометрического состава. Доноры – элементы 7-ой, акцепторы – элементы 5-ой группы. Стехиометрический состав – состав, определяемый химической формулой. Увеличение доли свинца приводит к появлению электропроводности n-типа, увеличение доли халькогена приводит к появлению электропроводности p типа. Еще одной особенностью является сильная зависимость ширины запрещенной зоны от температуры, т.е. при росте температуры ширина запрещенной зоны увеличивается. Подвижность носителей заряда в этих материала очень велика и при относительно низких темепратурах может достигать рекордного значения (100 м²/в*с). Использование обусловлено 2-мя факторами: 1) чувствительность к ИК излучения (ик-фоторезисторы, ик-светодиоды), 2) способность этих материалов к излучению в инфракрасном диапазоне (высокоэффективные ИК светодиоды и ик-лазеры инжекционные).

Соединения аivbiv

Полупроводниковыми свойствами обладает только карбид кремния SiC, в природе встречается очень редко и в малых количествах. Карбид кремния – искусственный материал. Химическая связь, соединяющая атомы кремния и углерода практически чисто ковалентная. Эта химическая связь очень сильна, поэтому само соединения отличается высокой химической и термической стабильностью и очень большой твердостью (одно из самых твердых веществ), сравнимой с твердостью алмаза. Технический карбид кремния изготавливают в печах при восстановлении кремния в присутствие углерода: Si₂+3C -> SiC +2CO. Кристаллы карбида кремния полупроводниковой чистоты получают при температурах свыше 2600℃, методом возгонки (половина от температуры поверхности Солнца). Полученные кристаллы имеют пластинчатую форму, толщина которых редко превышает 1 см, концентрация остаточной примеси 10²² на кубический метр.

Гексагональная модификация кристаллической решетки карбида кремния состоит из множества политипов, отличающаяся порядком расположения атомов углерода и кремния в кристалле, и как следствие имеющих разные электрофизические свойства. Например, ширина запрещенной зоны может колебаться от 2,39 до 3,33 эВ. Подвижность электронов одвижность электронов μ_n может меняться 0,033..0,1 м²/В*с, и подвижность дырок остается неизменной μ_p=0,06 м²/В*с. Соответственно, если имеется такой разбросом параметров, то мы можем рассматривать этот материал как целую группу полупроводниковых материалов с разными свойствами и одинаковым химическим составом. Технически управление создания конкретного полтипа очень сложный процесс, это зависит от температуры, скорости конденсации, среды и т.д. При комнатных температурах он не реагирует практически ничем, при нагревании растворяется в расплавах щелочей и реагирует с ортофосфорной кислотой, окисляется при температурах свыше 1400℃, в нормальных условиях электропроводность примесная. Тип электропроводности и цвет кристалла зависит от примеси или определяется отклонением от стехиометрического состава, т.е. абсолютно чистый карбид кремния – прозрачный и бесцветный диэлектрик, а вот примеси азота, мышьяка, висмута, железа, а также избыток углерода придают карбиду кремния электропроводность n-типа и зеленый цвет, а такие примеси как элементы второй и третей группы (бор, алюминий, галлий, индий) и увеличение доли кремния придают веществу электропроводность p- типа и голубой, переходящий в фиолетовый цвет.

Особенность этого материала – способность к излучению в видимом диапазоне длин волн, причем в очень широком диапазоне от ультрафиолетового до инфракрасного. Как следствие этот материал используют для изготовления светодиодов. Благодаря устойчивости этого материала эти светодиоды практически вечные, в отличие от арсенидгалиевых светодиодов.