20 Химические связи в Элементарных полупроводниках и структуры, в которых Кристаллизируются эти вещества.Правило Юм-Розери

Ионная связь,Металлическая связь,Ван-Дер-Вальсова(Поляризованная) связь,Ковалентная связь Установлено, что большинство изученных двойных, а также тройных и более сложных полупроводниковых соединений подчиняются следующим эмпирическим закономерностям.Во всех таких соединениях выполняет­ся соотношение, предложенное канадскими исследователями Э. Музером и В. Пирсоном (правило Музера—Пирсона): В соединении, для которого выполняется правило Музера—Пирсона, как бы эффектив­но достраивается валентная оболочка атома элемента-аниона до 8. Правило Музера—Пир­сона эквивалентно правилу октета или прави­лу Юм—Розери для элементарных полупро­водников (см. гл. 3). При этом правило Юм— Розери можно записать и следующим обра­зом: N_B + Z_К = 8, где N_в — число валентных электронов элемента (для элементов, подчи­няющихся правилу Юм—Розери, оно совпа­дает с номером группы Периодической систе­мы); Z_К — координационное число, которое равно числу валентных электронов, «отдава­емых» на образование химической связи ато­мами первой координационной сферы. Такая запись правила Юм—Розери подчеркивает роль ближнего порядка в формировании структуры полупроводников; кроме того, она (в определенной степени) близка к уравнению (4.2), связанному с правилом Музера—Пир­сона. В табл. 4.1 приведены при­меры расчетов по правилу Му­зера—Пирсона.

2. Двойные полупроводнико­вые соединения содержат хотя бы один из элементов 6Б—7Б подгрупп.

3. Большинство таких фаз подчиняется правилу нормальной валентности: хА=у(8 - В), где А и В — валентность элементов А и В в соединении А_хВ_Y соответственно; х, у — стехиометричес-кие коэффициенты. Например, в Insb 1 • 3 = 1 • (8 - 5).

4. Разность электроотрица-тельностей ДХ элементов, входя-

щих в двойное полупроводниковое соедине­ние, обычно не мала.

В общем случае с повышением (Дельта)Х в со­единении возрастает доля ионной составляю­щей связи, при этом компонент А условно рассматривается как катион, а компонент В — как анион.

21 Химические Связи и Структуры фуллеренов

Фуллерен был вначале (1985 г.) смодели­рован группой ученых из США, а позднее был получен теми же учеными экспериментально, так же как и карбин из паров графита. Упро­щенная схема получения фуллеренов приве­дена на рис. 3.23. Фуллерен представляет собой семейство шарообразных (сферических) замкнутых по­лых молекул разных размеров (рис. 3.22, б). Их поверхность состоит из соприкасающихся шестиугольников (гексаэдров) и пятиугольни­ков (пентагонов), в вершинах которых расположены атомы углерода — С¹.

Разные фуллерены этого семейства отли­чаются числом атомов углерода и соответствен­но числом многоугольников и диаметром шара (сферы). Общий символ фуллеренов — С_п,

где п — число атомов углерода, образующих данный фуллерен. На сегодня известны фул-

лерены С₃₂, С,

•)•

44, ••

'240> ^550> •'

^60> ^70> *-8

Наиболее изучена структура, свойства и технология получения фуллерена С_м (см. рис. 3.24, а). Фуллерен С^, состоит из 20 шести­угольников и 12 пятиугольников. На рис. 3.24, б показана схема расположения всех 60 атомов углерода в фуллерене С₆₀.

Атомы углерода в вершинах многоуголь­ников соединены ковалентными $р²-гибридны-ми связями. Каждый атом связан в молекуле с тремя соседними атомами одной короткой (0,139 нм) и двумя длинными (0,1493 нм) свя­зями (см. рис. 3.24). Фуллерен С₆₀ обладает ок-саэдрической симметрией.

Валентные электроны размещены на по­верхности сферы вдоль направления связей. Центр шара свободен от электронов и пред­ставляет собой свободную сферу, в которой могут размещаться атомы других элементов. Они играют роль легирующих примесей (рис. 3.25). В фуллеренах больших размеров в этих порах могут размещаться даже молеку­лы, в том числе молекулы других фуллере­нов малых размеров.

Легированные фуллерены называют эн-доэдралънглми фуллеренами, легированные металлом — эндометлллофуллеренами.