3.6.7. Соединения aiibvi и другие халькогенидные полупроводники

Халькогениды - это соединения серы, селена, теллура с метал­лами. Наиболее изученными являются ПП халькогениды - сульфиды, селениды, теллуриды цинка, кадмия (A^IIB^VI) и свинца (A^IVB^VI).

Свойства халькогенидов еще в большей степени, чем в случае Si, Ge, A^IIIB^V, зависят от технологии. При повышенных температу­рах компоненты халькогенидов обладают резко отличающимися упругостями пара. Если в соединениях A^IIIB^V давление паров Рa«Pb (при повышенных температурах улетучивается, испаряется компонент В), то в халькогенидах возможны варианты: 1)Рa≈Pb(СdTe, ZnTe); 2)Pа<Рв (CdS, ZnTe, CdSe); 3)Ра«Рв(PbS, PbSe, PbTe), т.е. при повышенных температурах соединения A^IIB^VI разлагаются по реакции:

2А^IIB^VI → 2А^II газ + B2^VI газ

Важной особенностью соединений A^IIB^VI является то, что они мо­гут проявлять электропроводность лишь одного типа независимо от характера легирования. Например, CdS, ZnS, CdSe, ZnSe являются ПП n-типа проводимости, а ZnТе - p-типа. И только CdTe мо­жет быть n- и p-типа проводимости. Таким образом, A^IIB^VI в технологическом отношении трудные объекты.

Применение халькогенидов связано с ярким проявлением фоторезистивных и люминесцентных свойств. Самым чувствительным фоторе­зистором CdS является е видимой части спектра: при освещении его сопротивление уменьшается в 10⁴ - 10⁶ раз.

В качестве люминофоров чаще всего используется ZnS и твер­дые растворы ZnS + ZnSe или ZnS + CdS. Эти катодолюминофоры используются для кинескопов черно-белых телевизоров, обла­дают высокой яркостью и светоотдачей в видимой области спектра.

В халькогенидах Рb при низких температурах происходят про­цессы излучательной рекомбинации носителей заряда и это исполь­зуется для создания лазеров ИК-диапазона.

На базе PbTe изготавливают термоэлементы, работающие при температурах (300-700)°С, так как это соединение обладает высо­ким коэффициентом термоЭДС и малой теплопроводностью. Благодаря чувствительности к видимому свету соединения A^IIB^VI применяются в качестве материалов тонкопленочных солнечных элементов с КПД=10%.

Самым лучшим материалом для современных приборов ИК-техники является халькогенид типа A^IIB^VI - CdHgTe (КРТ). Он стабильно работает при температуре жидкого азота (-196°С), тогда как дру­гие материалы требуют более глубокого охлаждения. КРТ - материал стратегического назначения. Обнаружение стартов ракет, наведение средств доставки оружия к цели, преобразование теплового (ночно­го) излучения в видимое, наблюдение и фотографирование местности из космоса через атмосферные окна ночью и в условиях: облачности - вот задачи, которые решает ИК-техника на базе КРТ. Но технология КРТ сложна из-за высокого давления паров Hg при плавлении, для его гомогенизации твердотельной диффузией необходимы отжиги в течение (30-50) суток, плохо воспроизводятся параметры, мате­риал взрывоопасен.

Узкозонные селениды и теллуриды имеют очень высокую подвижность электронов, а значит, большие значения постоянной Холла и магнетосопротивления. Эти материалы с высокой чувствительностью к магнитному полю используются в датчиках Холла - в приборах для измерения напряженности постоянных и переменных магнитных полей, ваттметрах, генераторах электрических колебаний