1. Полупроводниковоое состояние вещества.

П/п состояние характеризуется высокой чувствительностью физ. cвойств к факторам внешнего и внутреннего воздействия.

Под действием этих факторов изменяются физические свойства, величина которых зависит от концентрации свободных носителей заряда в системе. Изменяя концентрацию приместных атомов п\п в пределах 1%, электропроводность меняется на 8 -10 порядков. Изменение Т окружающей среды не более чем на 2 порядка, приводит к изменению концентрации свободных носителей на 10 и более порядков.

Пример GaAs T=25⁰C→1000⁰C: концентрац. 10⁶→10¹⁷см^-3.

Полупроводимость как явление может проявляться в веществах самого разного химического состава при определенном наборе параметров состояния. Традиционно к п\п относят вещ-ва которые обладают п/п (ми) свойствами при нормальных условаиях. К ним относятся элементы B(III), C, Si, Ge, серое олово (IV); P, As, Sb(V) ; Se, S, Te (VI), I(VII). Значительно шире число п/п из группы бинарных соединений. A^IIIB^V, A^IIB^VI, A^IVB^VI и т.д.

П/П(ость) как свойство может проявляться в веществах одного и того же химического состава, но находящихся в различных фазовых состояниях. Сущ. примеры двойных и тройных соединений которые сохраняют п\п свойство и в жидкости и в стеклообразном состоянии. Элементарные п\п(и) при повышении температуры или давл, могут перейти в металлическую фазу.

2. Собственное свойство п/п (ов)

Собственные свойства п\п(ов) определяются химич. составом вещества, типом межатомного взаимодействия и уровнем структурного совершенства. Собственные свойства п\п (ов) не зависят от технологических приемов их получения К комплексу св-в собственных п/п относят:

Концентрацию собственных носителей, их подвижность, ширина запрещенной зоны и другие физ. параметры, которые связаны с 3^мяназванными. К собственным свойствам п/п (а) относятся существование определенной группы химических элементов, введение которых в п\п (к) обуславливает появление локальных энергетических уровней в пределах З.З.

1948г. Осуществлен P-n переход с появлением транзистора. Теория p-n перехода установила связь электрических характеристик п/п (ых) приборов со свойствами кристалла(концентрация и вид примеси по обе стороны от p-n перехода)=> техника п/п (ых) приборов нуждается в кристаллах повышенной чистоты, а также требует поучение кристалла с контролируемым содержанием примеси.

3 Легирование п\п.

В процессе легирования п\п в широких пределах можно изменять тип и концентрацию основных носителей заряда их подвижность ,время жизни неосновных носителей, и др. физ св-ва. Главная задача легирования –создание в п\п(ой) пластине р-n перехода заданного профиля с соответствующими электро-физ. характеристиками. Аспекты легирования:1.Необходимо знать собственные св-ва п\п(а). Т=300К n_i(Si)=10¹⁰см^-3 n_i(Ge)=10¹⁷см^-3 n_i(GaAs)=10⁶см^-3 Т.о изменяя концентрацию электроактивных примесей можно варьировать количественный и качественный состав носителей заряда в широких пределах вплоть до n_i(GaAs)=10¹⁴см^-3 Легирующие добавки не только изменяют тип и концентрацию основных носителей, но и влияют на др. св-ва п\п(а)(подвижность носителей) Vд=µЕ ; µ-подвижность µ[см²В^-1с^-1]. Для ковалентных п\п существует 2 основных механизма рассеяния носителей заряда, определяющие температурную зависимость их подвижности. В области низких температур это рассеяние на ионизированных примесях µ_i~(m*)^-1/2N^-1T^3/2 ; N-к4онцентрация ионизированных примесей. В области высоких температур это рассеяние на колебания решетки

µ_e~(m*)^-5/2N^-1T^-3/2. Результирующая подвижность носителей заряда µ_д=(1/µ_I + 1/µ_e)^-1

Т.о при нормальных условиях, когда большинство примесных атомов ионизировано дрейфовая подвижность будет уменьшаться при увеличении Т.

3.Легирование явл. Эффективным способом уменьшения времени жизни не основных носителей заряда, что ведет к увеличению быстродействия приборов. Пример: легирование Si Au(ом)

τ=2*10^-7с уменьшается с введением Au до τ=2*10^-10 с. 4. Легирование п\п(ов) не менее важно для надежной работы п\п(ых) устройств и изменению их физ.-мех. характеристик.

5. Легирующие атомы в п\п(ах) м.б использованы как центры геттерирования(захвата) собственных и примесных точечных дефектов.

Уровни легирования: малые, средние, большие. Малый уровень-уровень легирования, при котором практически нет взаимодействия между примесными атомами, а газ носителя подчиняется статистике Б. Соотв-ий п\п наз слаболегированным. Повышение степени легирования ведет к сокращению расстояния между примесными атомами, это ведет к возникновению взаимодействия между ними. Локальные энергетические уровни расплываются, образуя примесную зон. Процесс сопровождается уменьшением энергии ионизации примесных атомов. Такой уровень легирования наз. средним. Увеличение концентрации примеси ведет к исчезновению энергии ионизации т.е слиянию примесной зоны с ЗП(в случае донорной примеси) или к слиянию с валентной зоной(акц. примесь) .

В результате образуется единая РЗ. Это большой уровень легирования, а кристалл явл. Сильнолегированным п\п(ом) или вырожденным т.к. газ частиц подчиняется статистике Ф-Д и наз. вырожденным.