чая температура Траб ≤ 80°С из-за малой ширины запрещенной зо-

ны.

Кремний: более высокая рабочая температура Траб ≤ 200°С,

но сложная очистка от примесей при получении монокристаллов изза высокой химической активности Si с материалами тиглей и реакторов.

4.5. Полупроводниковые химические соединения

Двойные полупроводниковые химические соединения принято обозначать по номеру группы компонентов в периодической системе Менделеева: АIVВIV, АIIIВV, АIIВVI, АIVВVI.

4.5.1. Полупроводниковые соединения АIVВIV

Единственным представителем группы соединений АIVВIV является карбид кремния SiС. Это соединение имеет две полиморфные модификации:

•β-SiС с кубической решеткой типа алмаза (T < 2000°С);

•α-SiС с гексагональной решеткой (T > 2000°С).

Основные свойства карбида кремния:

•преимущественно ковалентный тип связи;

•высокая твердость, химическая стойкость и нагревостойкость;

•нелинейная вольтамперная характеристика;

•способность к люминесценции в видимой части спектра;

•большая ширина запрещенной зоны, низкая подвижность носителей заряда (табл. 16), примесное ρ = 0,03…0,15 Ом см.

130

Получение карбида кремния. Исходным сырьем является кварцевый песок SiO2. Технический карбид кремния получают восстановлением двуокиси кремния углеродом в электропечах:

SiO2+ЗС→SiС+2СО.

Кристаллы SiС полупроводниковой чистоты получают методом возгонки в печах с графитовыми нагревателями в атмосфере аргона при Т = 2400…2600 °С.

Керамический карбид кремния получают из порошка SiC со связующими (глиной, полевым шпатом, жидким стеклом), прессованием и обжигом при Т = 1000°С.

Формирование проводимости в SiС. Карбид кремния ис-

пользуется, главным образом, с примесной проводимостью (собственная проводимость возможна только при Т > 1400°C).

Легирующие элементы V группы (N, P, As, Sb, Bi) являются донорами и дают зеленый SiC n-типа. Элементы II группы (Ca, Mg) и III группы (B, Al, Ga) являются акцепторами и дают SiС р-типа, голубого, фиолетового, в толстых слоях - черного цвета. Электрически активными являются собственные избыточные атомы: избыток кремния создает проводимость n-типа, избыток углерода - проводимость p-типа.

Применение карбида кремния:

•светодиоды в видимой части спектра на монокристаллическом гексагональном SiС. В зависимости от типа и концентрации примеси можно получить свечение от красного до фиолетового. Наиболее высокой стабильностью излучения обладают желтые светодиоды, получаемые путем диффузии бора в SiС n-типа, легированные азотом. Они используются в качестве эталонных;

•мощные выпрямительные диоды и полевые транзисторы с рабочей температурой до 700°С;

•счетчики частиц высокой энергии, способные работать в агрессивной среде;

•нелинейные резисторы (варисторы) на керамическом SiС, применяются в системах автоматики, вычислительной техники, приборостроении для стабилизации токов и напряжения, защиты линий электропередач;

131