Полупроводник - группа
Cтраница 3
Тип электропроводности определяется размерами и электроотрицательностью примесных атомов, внедряющихся в междуузлия решеток полупроводников IV группы периодической системы. Эксперимент показывает, что в противоречии с указанным выше правилом валентности литий ( I группа), внедряясь в междуузлия решетки германия, будет донором, а кислород ( VI группа) - акцептором. Образовавшийся ион лития маленьких размеров может уже внедряться в тесные междуузлия решетки, а освободившийся электрон обусловливает электропроводность n - типа. Внедрение в междуузлия атомов кислорода, имеющих сравнительно небольшие размеры и большую электроотрицательность, приводит к захватам электронов из атомов полупроводника, вследствие чего возникает электропроводность р-типа. [31]
Тип электропроводности определяется размерами и электроотрицательностью примесных атомов, внедряющихся в междоузлия решеток полупроводников IV группы периодической системы. Эксперимент показывает, что, в противоречие с указанным выше правилом валентности, литий ( I группа), внедряясь в междоузлия решетки германия, будет донором, а кислород ( VI группа) - акцептором. Образовавшийся ион лития меньших размеров может уже внедряться в тесные междоузлия решетки, а освободившийся электрон обусловливает электропроводность n - типа. Внедрение в междоузлия решетки полупроводника атомов кислорода, имеющих сравнительно небольшие размеры и большую электроотрицательность, приводит к захватам электронов из атомов полупроводника, вследствие чего возникает электропроводность / 7-типа. Если атом Ge или Si под влиянием энергетического воздействия перебрасывается в междоузлие, то образуются два примесных уровня: донорный внедренного атома и акцепторный пустого узла. [32]
Установлено, что соединения III-V имеют зонную структуру того же типа, что и полупроводники IV группы, хотя существует ряд отличий, обусловленных отсутствием инверсионной симметрии в этих соединениях. По-видимому, во всех этих соединениях валентные зоны имеют сходную структуру. Как в германии и кремнии, эта зона вырождена в центре зоны Бриллюэна и состоит из зоны тяжелых дырок, зоны легких дырок и зоны, отщепляющейся вследствие спин-орбитального взаимодействия. Однако максимумы валентной зоны расположены не точно в центре зоны Бриллюэна, а смещены от него на малое расстояние. Структура зоны проводимости заметно изменяется от соединения к соединению. Величина эффективной массы электронов в зоне проводимости меняется от соединения к соединению и меньше в соединениях с большим атомным номером. Однако эффективная масса тяжелых дырок, по-видимому, мало меняется от соединения к соединению. Соединения с большим атомным номером имеют также более узкую запрещенную зону, а в соединениях с наиболее узкой запрещенной зоной взаимодействие между валентной зоной и зоной проводимости приводит к тому. [33]
Эти два простых результата позволяют понять характер изменения эффективной массы зоны проводимости т во многих прямозонных полупроводниках групп III-V и II-VI. Среди них есть зоны проводимости, так и валентные зоны. Как далее будет показано, зоны проводимости в полупроводниках групп IV, III-V и II-VI имеют антисвязывающий характер, а валентные зоны связывающий характер. Это означает, что в структурах типа алмаза зона проводимости Г у ( или / Г) и ближайшая к ней зона проводимости / 5 ( или Г -) нечетны, и матричный элемент импульса между ними равен нулю вследствие правила отбора по четности. В полупроводниках группы III-V антисимметричный псевдопотенциал нарушает инверсионную симметрию. [34]
В табл. 2.22 значения т, вычисленные с помощью (2.44), сравниваются с экспериментальными значениями для полупроводников групп IV, III-V и II-VI. Значения EQ взяты из эксперимента. [35]
Были предприняты многочисленные попытки изменить концентрацию носителей тока путем введения контролируемого количества примесей, однако выяснилось, что в данном случае нельзя установить столь же простую закономерность, как это имело место для полупроводников IV группы периодической системы. Добавка малых количеств йода обычно приводит к повышению дырочной компоненты проводимости кристаллов, а введение ртути понижает ее, однако до сих пор не удалось еще приготовить кристаллы серого селена с проводимостью га-типа. Ширина запрещенной зоны АЕ при 300 К, определенная по положению края основной полосы поглощения, равна 1 8 эв. Эту величину получили Чойк и Патрик [112] из измерений оптического поглощения. Величина АЕ увеличивается при понижении температуры на 9 - Ю 4 эв / С. [36]
Хотя кристаллы соединений III-V и имеют структуру, сходную со структурой алмаза, но в каждой элементарной ячейке их присутствуют атомы двух различных элементов, так что они образуют более общую систему, чем полупроводники IV группы. [37]
Спин-орбитальное расщепление зон энергии, образованных из р-уровней, может быть только дублетным, чистые s - зоны не имеют спин-орбитального расщепления. В полупроводниках IV группы и в соединениях элементов типа A1HBV и AUBVI спин-орбитальное расщепление наблюдается для валентной зоны. При фиксированном элементе В величина расщепления остается практически постоянной. Это находится в хорошем соответствии со сказанным в § 26 о характере образования зон энергии соединений А У. [38]
Энергии сцепления в структурах вюрцита и цинковой обманки имеют близкие значения. Поэтому некоторые полупроводники группы II-VI, такие как ZnS и CdS, могут кристаллизоваться как в структуре цинковой обманки, так и в структуре вюрцита. [40]
Направление Г-7 соответствует гексагональной оси с. Так же как для полупроводников IV группы, валентные зоны и зоны проводимости, образованные из 4р - и 5 / 7-состояний, трехкратновырождены, вследствие чего образуются три полосы энергии в каждой зоне. Анизотропия кристаллической решетки приводит к сильной зависимости зонной структуры от направления, и, в частности, значения эффективных масс в направлении вдоль гексагональной оси ( т) и поперек ее ( т) различаются. Было установлено, что максимум валентной зоны и минимум зоны проводимости расположены на границе зоны Бриллюэна в направлении гексагональной оси с. [41]
Зонная структура меняется линейно по отношению к изменению состава, что в значительной мере связано с изменениями постоянной решетки. В произвольном случае положение валентной зоны является общим для полупроводников группы AinBv. Следовательно, положение зоны проводимости в полупроводниках AIUBV, как это рассмотрено выше, линейно связано с составом полупроводникового соединения. При изменении состава также изменяется ширина запрещенной зоны. [43]
Заметным исключением являются Si, GaP, InP и некоторые полупроводники группы II-VI. Экспериментальное значение, на которое ссылались Балдеречи и Липари [4.14], относится к AIsi - Полученное позднее экспериментальное значение для BSI ( 45 мэВ) лучше согласуется с предсказанием теории. [44]
Си, Ag и Аи являются наиболее важными добавками в соединениях, поскольку они действуют как основные активаторы для флуоресценции. Их влияние на свойства соединений АПВ аналогично их поведению в А В и полупроводниках IV группы ( см. разд. [45]
Страницы: 1 2 3 4