1.Классификация полупроводниковых и диэлектр. Соединений. Ионные радиусы.

Химические связи в полупроводниковых и диэлектрических соединениях «организова­ны» более сложно, чем в элементарных полу­проводниковых веществах. В образовании хи­мических связей в соединениях участвуют раз­ноименно заряженные ионы, что приводит к появлению ионной составляющей связи. В ре­зультате в полупроводниковых соединениях связи носят ковалентно-ионный или ковален-тно-ионно-металлический характер.В полупроводниковых и диэлектрических соединениях основные физические свойства зависят от доли той или иной составляющей связи. Эту особенность необходимо учитывать при разработке состава соединений разного назначения. Общепринятой классификации двойных полупроводниковых соединений нет. Примем наиболее рациональную классификацию, по­лучившую и наибольшее распространение. Она основана на объединении в один класс соеди­нений, имеющих одинаковую стехиометричес-кую формулу и образованных элементами, расположенными в одинаковых группах Пе­риодической системы элементов Д. И. Менде­леева. При этом элементы, находящиеся в под­группах с меньшими номерами, обозначаются буквой А, а в подгруппах с большими номера­ми — буквой В. Например, соединения класса А}¹¹В^ (ОаАз, ОаР, 1п8Ь) образованы элемен­тами ШВ и УВ подгрупп, входящими в со­единения в эквивалентных соотношениях, а соединения класса А^В™ (В1₂Те₃, 8Ь₂Те₃) — элементами УВ и У1В подгрупп в соотноше­нии 2 : 3. Таким образом, формула класса яв­ляется обобщенной стехиометрической форму­лой соединений, объединенных в этот класс.

2.Закономерности образования п/п соединений. Правило Музера-Пирсона.

К двойным полупроводниковым фазам от­носятся двойные полупроводниковые соеди­нения и твердые растворы между ними. Хи­мические связи в этих фазах смешанные с преобладанием ковалентной составляющей; чаще всего это ковалентно-ионно-металли-ческие связи, реже — ковалентно-ионные. Ионная составляющая связи обусловлена тем, что двойные фазы построены из атомов, при­надлежащих разным группам. Она определя­ет вероятность принадлежности электронов связи одному из атомов, образующих связь; если эта вероятность равна 1/2, ионная со­ставляющая равна нулю. Металлическая со­ставляющая характеризует степень размытия «облака» валентных электронов, осуществля­ющих химическую связь.Подобно тому, как в случае элементар­ных полупроводников обобщенной качествен-

ной характеристикой химической связи в под­группе является порядковый номер элемента, в случае двойных соединений такой характе­ристикой связи в одном классе соединений яв­ляется средний атомный номер соединения:

г где С_{ — число атомов г-го компонента в фор­мульной единице; г_{ — порядковый номер г-го компонента.Например, средний атомный номер арсе-нида галлия (ОаАз) равен 32: 2°^аАз = = (31 + 33)/2, а средний атомный номер по­луторного теллурида индия (1п₂Те₃) — 50,8: ₂1п₂те₃ = (2 . 49 + 3 • 52)/5.

1. Во всех таких соединениях выполняет­ся соотношение, предложенное канадскими исследователями Э. Музером и В. Пирсоном (правило Музера—Пирсона):

где п_е — число валентных электронов, при­ходящихся на формулу соединения (точнее, число электронов, участвующих в об­разовании связей); п_а — число атомов эле­мента-аниона (элемента из 1УВ—УПВ под­групп), приходящихся на формулу соедине­ния; b — среднее число химических связей между атомами элемента-аниона, приходя­щееся на один атом аниона; определение ве­личины b требует знания кристаллической

структуры соединения.

3.закономерности образования п/п соединений. Правило Горюновой

Алмазоподобные полупроводниковые фазы возникают при образовании ковалентных связей, обусловленных Sр³-гибридизаци-ей валентных орбит, и для них характерно тетраэдрическое расположение атомов в пер­вой координационной сфере. Для двойных алмазоподобных полупровод­никовых соединений, помимо четырех общих правил, выполняется следующее правило: в этих фазах на каждый атом в среднем прихо­дится четыре валентных электрона — прави­ло «четырех валентных электронов на атом» (правило Горюновой) В отличие от элементарных полупровод­ников, в двойных соединениях атом одного сор­та окружен четырьмя атомами другого сорта. Алмазоподобные фазы кристаллизуются в структуру сфалерита или вюрцита (см. рис. 4.1), а также в более сложные структуры (антифлюорит, дефектный сфалерит).

Рис. 4.1. Структуры сфалерита (а) и вюрцита (б)