10

Лекция по дисциплине «Химия радиоматериалов» 2011г дек.

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ (для сам. раб.)

3.1. Общие сведения.

Все полупроводниковые материалы делятся на простые полупроводники (ПП) или элементы, полупроводниковые химические соединения и полупроводниковые комплексы. В последнее время также изучаются стеклообразные и жидкие полупроводники. Простых ПП существует около десяти. В современной технике особое значение приобрели кремний (Si), германий (Ge) и, частично, селен (Se).

Материалы	Атомный №	D W, эВ	Подвижн. электронов, см2/В* с	Подвижн. дырок, см2/В* с
Ge	32	0.67	3900	1900
Si	14	1.12	1400	500
Se	34	1.79	-	0.2* 10-4

Полупроводниковыми химическими соединениями являются соединения элементов различных групп таблицы Менделеева, соответствующие общим формулам А^IIВ^VI (CdS, ZnSe), А^IIIВ^V(InSb, GaAs, GaP ), А^IVВ^VI (PbS, PbSe, PbTe), также некоторые оксиды и вещества сложного состава.

A^III B^V

Материалы	D W, эВ	Подвижн. электронов, см2/В* с	Подвижн. дырок, см2/В* с
GaSb	0.7	5000	800
InSb	0.18	80000	1000
GaAs	1.4	8500	400
InAs	0.35	30000	500

A^II B^VI

Материалы	D W, эВ	Подвижн. электронов ,с см2/В* с	Подвижн. дырок, см2/В* с
ZnS	3.74	140	5
CdS	2.53	340	110
HgS	1.78	700	-
ZnSe	2.73	260	15

A^IVB^VI

Материалы	D W, эВ	Подвижн. электронов, см2/В* с	Подвижн. дырок, См2/В* с
PbS	0.39	600	700
CdS	0.27	1200	1000
HgS	0.32	1800	900

К полупроводниковым комплексам можно отнести вещества с полупроводящей или проводящей фазой и карбида кремния, графита, сцепленных керамической или другой связкой. Наиболее распространенными из них являются тирит, силит и др. c шириной запрещенной зоны 0.75 ч 1.35 эВ.

3.2. Собственные (чистые) полупроводники.

На внешней оболочке атомов простых полупроводников имеется четыре валентных электрона. Когда атомы связываются в кристаллическую решетку, эти электроны становятся общими для ближайших четырех атомов, такая связь называется ковалентной.

Рис. 3.1.Кристаллическая решетка собственного полупроводника

В невозбужденном состоянии свободных электронов нет. Но при внешнем энергетическом воздействии какому-либо электрону сообщается дополнительная энергия, он отрывается от атома и начинает свободно перемещаться по кристаллу. Но при этом на его месте образуется электронная дырка. Т.о. процесс генерации носителей в собственном полупроводнике – образование электронно-дырочной пары. А процесс исчезновения этой пары, т.е., когда дырка встречается с электроном – рекомбинация.

Дырки и электроны, образованные в процессе генерации, есть собственные носители зарядов n_{i ,} p_i.