Задача 176
Сложные полупроводники и их классификация по периодической таблице. Соединения AIIBVI, AIIIBV, AIBIIIC2VI и применение их в полупроводниковой технике.
Решение:
Полупроводники представляют особый класс веществ, которые по удельному сопротивлению занимают промежуточное положение между металлами и диэлектриками. Условно полупроводниковые материалы делят на элементарные и сложные.
Сложные полупроводники – соединения, состоящие из двух, трех и более атомов. К ним относятся оксиды, сульфиды, селениды, сульфоселениды и т.д.
Наиболее изучены следующие типы сложных полупроводниковых материалов:
1.Соединения типа A B – соединения элементов III (Al; Ga; In) и V (N; P; As; Sb) групп периодической системы. Имеют, в основном, кристаллическую структуру типа сфалерита. Связь атомов в кристаллической решетке носит преимущественно ковалентный характер с некоторой долей (до 15%) ионной составляющей. Плавятся такие соединения конгруэнтно, т.е. без изменения состава. Важнейшие представители этой группы полупроводниковых материалов: GaAs; InP; InAs; InSb; GaP.
2.Соединения типа A B – соединения элементов II (Cd; Zn; Hg) и VI (S; Se; Te) групп периодической системы. Имеют кристаллическую структуру типа сфалерита или вюрцита, реже типа NaCl. Связь между атомами носит ковалентно-ионный характер (доля ионной составляющей 45–60%). Важнейшие представители данной группы полупроводниковых материалов: CdTe; CdS; ZnTe; ZnSe; ZnO; ZnS.
3.Соединения типа A B C – соединения элементов I (Cu; Ag), III (Al; Ga; In) и
VI (S; Se; Te) групп периодической системы.
Применение полупроводниковых материалов:
Важнейшая область применения полупроводниковых материалов – микроэлектроника. Полупроводники составляют основу современных больших и сверхбольших интегральных схем, которые делают, главным образом, на основе Si. Дальнейший прогресс в повышении быстродействия и в снижении потребляемой мощности связан с созданием интегральных схем на основе GaAs; InP и их твердых растворов с другими соединениями типа A B . В больших масштабах используют полупроводниковые материалы для изготовления «силовых» электронных приборов (вентили, тиристры, мощные транзисторы). Здесь основным материалом также является Si, а дальнейшее продвижение в область более высоких температур связано с применением GaAs; SiC и других полупроводниковых материалов. Расширяется применение полупроводниковых материалов в солнечной энергетике (GaAs), для создания полупроводниковых лазеров и светодиодов. Лазеры изготавливают на основе полупроводников типа A B ; A B ; A B и др. Также важные области применения полупроводниковых материалов: детекторы ядерных излучений (GaAs; CdTe), изготовление термохолодильников, тензодатчиков, высокочувствительных термометров, датчиков магнитных полей и прочих приборов.