28.Полупроводниковые материалы. Кремний.

Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27,6—29,5 % по массе. Таким образом по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Чаще всего в природе кремний встречается в виде кремнезёма - соединений на основе диоксида кремния (IV) SiO2 (около 12 % массы земной коры). Основные минералы, образуемые диоксидом кремния - это песок (речной и кварцевый), кварц и кварциты, кремень. Получение: Свободный кремний может быть получен прокаливанием с магнием мелкого белого песка, который по химическому составу является почти чистым окислом кремния, SiO2+2Mg=2MgO+Si , образующийся при этом аморфный кремний имеет вид бурого порошка, плотность которого равна 2.0г/см3. В промышленности кремний технической чистоты получают, восстанавливая расплав SiO2 коксом при температуре около 1800 °C в дуговых печах. Чистота полученного таким образом кремния может достигать 99,9% (основные примеси - углерод, металлы).Возможна дальнейшая очистка кремния от примесей. Электрофизические свойства: Элементарный кремний в монокристаллической форме является непрямозонным полупроводником. Ширина запрещенной зоны при комнатной температуре составляет 1,12 эВ, а при Т = 0 К составляет 1,21 эВ [4]. Концентрация собственных носителей заряда в кремнии при нормальных условиях составляет порядка 1,5·1010см−3. На электрофизические свойства кристаллического кремния большое влияние оказывают содержащиеся в нем примеси. Для получения кристаллов кремния с дырочной проводимостью в кремний вводят атомы элементов III-й группы, таких как бор, алюминий, галлий, индий). Для получения кристаллов кремния с электронной проводимостью в кремний вводят атомы элементов V-й группы, таких как фосфор, мышьяк, сурьма. Технический кремний находит следующие применения: 1.компонентов сплавов в металлургии (при выплавке чугуна, сталей, бронз, силумина и др.);2.раскислитель, модификатор свойств металлов или легирующий элемент (например, добавка определенного количества кремния при производстве трансформаторных сталей увеличивает коэрцитивную силу готового продукта);3.сырье для производства более чистого поликристаллического кремния;4.сырье для производства кремнийорганических материалов, силанов.

29.Полупроводниковые материалы. Полупроводниковые соединения типа аiiibv. Полупроводниковые соединения типа аiibvi. Полупроводниковые соединения типа аivbvi.

Полупроводниковые соединения типа , , . A2B6 (ZnO, ZnS, ZnSe, ZnTe, CdO, CdS, CdSe, HgS), A3B5 (AlP,AlAs,GaP,GaAs,InP,InAs), A4B6 (PbS,PbSe,PbTe).Ионно-ковалентный характер в A3B5 и A2B6 приводят к тому, что в результате адсорбции и миграции по поверхности атомы катионов A и анионов B замещают определенные положения в кристаллической решетке- своеобразная самоорганизация растущей структуры.П/п обладают достаточно узкой областью гомогенности, то есть интервалом составов, в котором в зависимости от параметров состояния (температуры, давления и др.) преимуществ. тип дефектов может меняться, а это приводит к изменению типа проводимости (n, р) и зависимости удельной электрической проводимости от состава. Для соединений типа AIIBVI характерен полиморфизм(способность твердых веществ и жидких кристаллов существовать в двух или неск. формах с разл. кристаллич. структурой и свойствами при одном и том же хим. составе). Многие соединения образуют между собой непрерывный ряд твердых растворов( Te). Содержат собственные точечные дефекты структуры, имеющие низкую энергию ионизации и проявляющие высокую электрическую активность.. Широкозонные полупроводники AIIBVI представляют собой в технологическом отношении трудные объекты, так как обладают высокими температурами плавления и высокими давлениями диссоциации в точке плавления. Выращивание таких материалов осуществляется перекристаллизацией предварительно синтезированного соединения через паровую фазу в запаянных кварцевых ампулах.Применяют соединения AIIBVI для создания промышленных люминофоров, фоторезисторов, высокочувствительных датчиков Холла и приемников далекого инфракрасного излучения.Среди полупроводниковых соединений типа A4B6 наиболее изученными являются халькогениды свинца: PbS, PbSe, PbTe, сульфид, селенид и теллурид свинца. Эти соединения являются узкозонными полупроводниками. Халькогениды свинца используют для изготовления фоторезисторов в инфракрасной технике, инфракрасных лазеров, тензометров и термогенераторов, работающих в интервале температур от комнатной до 600 °С.