Пятивалентный атом
Cтраница 1
Пятивалентные атомы, введенные в естественный четырехвалентный полупроводник в качестве примесей, берут на себя четыре ковалентные связи с соседними атомами естественного полупроводника, а пятый электрон пятивалентного атома оказывается сравнительно слабо связанным. Этот электрон продолжает принадлежать своему атому, но его энергия связи с ним очень мала, а радиус орбиты велик по сравнению со значениями этих величин для свободного атома. Это обстоятельство обусловливается тем, что электрон в атоме движется как бы в среде, диэлектрическая постоянная которой равна диэлектрической постоянной естественного полупроводника. [1]
Пятивалентные атомы примеси, такие, как мышьяк, могут вытеснять атомы германия из их мест в кристаллической решетке, и четыре их валентных электрона могут образовать четыре валентные св зи с четырьмя соседними атомами германия, а пятый электрон оказывается слабо связанным в атоме примеси и легко может быть выбит в зону проводимости. Таким образом, эти атомы примеси действуют как доноры, образуя германий л-типа. [2]
 |
Энергии активации примесей в германии. [3] |
Такие пятивалентные атомы примеси, легко отдающие решетке свои электроны, называются донорами, тогда как атомы примеси, захватывающие электроны ( например, трехвалентные элементы), называются акцепторами. [4]
Благодаря наличию пятивалентных атомов в среде четырехвалентных ( рис. 1) в полупроводнике появляются свободные электроны ( на рисунке помечены знаком минус) от каждого пятивалентного чужеродного атома примеси. [5]
Очень интересной особенностью пятивалентных атомов примесей, таких, как мышьяк или сурьма, является их способность вытеснять атомы основного вещества из их мест в кристаллической решетке. Например, мышьяк можно добавить к германию в расплавленном состоянии и при охлаждении атомы мышьяка образуют раствор замещения, причем четыре электрона из внешней оболочки атома мышьяка образуют валентные связи с четырьмя ближайшими атомами германия ( фиг. А из этого следует, что такой электрон довольно легко может быть выбит в зону проводимости, где он будет являться носителем тока. Оказывается, для этого ему достаточно сообщить энергию около 0 05 эв, что легко достигается за счет теплового возбуждения уже при комнатной температуре, тогда как для выбивания электрона из валентной зоны потребовалась бы энергия в 0 72 эв. [6]
Формула строения с пятивалентным атомом азота и четверной связью ( Н - а) чрезвычайно мало вероятна. Наоборот, наличие изоциан-группи-ровки с двухвалентным атомом углерода ( II) с несомненностью доказано для целого ряда цианистых соединений. [7]
Производные индолизина с пятивалентным атомом фосфора и одним остатком индолизина уже не способны к миграциям, однако тиофосфинат с двумя индолизиновыми группами ( 82) претерйевает такую изомеризацию. [8]
В случае донорной примеси пятивалентных атомов в германии а180а0) откуда следует, что волновая функция примесного электрона эффективно охватывает область, включающую огромное число основных атомов кристалла. Большие эффективные размеры электронного облака дримесного электрона указывают на то, что вклад потенциальной энергии при малых значениях г ( г а0) не играет существенной роли. Это может служить оправданием для использования обычного кулоновского потенциала для приближенного вычисления Wn. В Si для донорной пятивалентной примеси получаем a130a0; эффективный размер примесного электрона в кремнии сам по себе еще довольно большой, однако почти на порядок меньше, чем в германии. Упрощенный расчет возбужденных уровней энергии примеси приводит к результатам, которые прекрасно согласуются с опытом ( см. гл. [9]
При получении соединений с пятивалентным атомом фосфора часто используются средние, кислые фосфиты и хлорфосфиты, которые вовлекаются в реакцию с галоидными алкилами, галоидоводородными кислотами, галоидами, галоидцианами, алкилгипохлоритами, сульфенхлоридами, N-хлораминами [1] и др. Эти реакции обусловлены склонностью соединений трехвалентного фосфора к присоединению различных веществ с образованием неустойчивых продуктов, способных к дальнейшим превращениям. [10]
Кабачник синтезировал аналоги азацианина, содержащие формально пятивалентный атом фосфора. [11]
Если три или более атомов галогена связаны с пятивалентным атомом фосфора, то тогда обычно образуются оли-гомерные циклические и линейные фосфазены. [12]
Следует заметить, что хотя после отрыва пятого электрона остается пятивалентный атом с положительным зарядом, этот заряд не обладает свойствами дырки. Причина состоит в том, что такой пятивалентный атом имеет целиком заполненную внешнюю оболочку и не обладает энергией, способной разорвать соседние ковалентные связи и вырвать электроны. Таким образом, этот стационарный ( неподвижный) положительный заряд не может увеличить проводимость кристалла. [13]
Измерения парахора показывают, что формула ( а) с пятивалентным атомом азота, образующим с кислородом две двойные связи, неверна. Правильна формула ( б), где четырехвалентный азот образует с кислородом семиполярную ( семиионную) связь. [14]
Страницы: 1 2 3 4