Cтраница 2
Интерес к жидким полупроводникам возник главным образом в результате пионерских работ А. Ф. Иоффе и А. Р. Регеля, и советские ученые продолжают вносить важный вклад в эту область исследований. [16]
Холла в жидких полупроводниках, представляют собой результат нескольких одновременных исследований жидких металлов, в которых впервые удалось получить согласующиеся данные из различных лабораторий. [17]
Информация о жидких полупроводниках и понимание их природы достигли с того времени стадии, на которой различные исследователи начинают предлагать и обсуждать некоторые общие модели для описания свойств жидких полупроводников. Поэтому представляется полезным дать обзор полученных в данной области результатов, чтобы критически объединить имеющуюся информацию и обеспечить более определенные основания для дальнейшего прогресса в изучении жидких полупроводников. [18]
Иное положение занимают жидкие полупроводники с электронной проводимостью. До недавнего времени самая возможность существования жидких электронных полупроводников подвергалась сомнению, хотя жидкие металлы с электронной проводимостью того же порядка величины, как и в твердом состоянии, давно известны. [19]
Необходимо различать понятия жидкие полупроводники и расплавленные полупроводники. Более общее понятие расплавленные полупроводники включает в себя помимо жидких полупроводников также расплавы тел, обладающих полупроводимостью в твердом состоянии. Однако расплавы последних по своей природе могут быть также и металлическими и ионными. [20]
Это и есть жидкие полупроводники. Одним из основных следствий самого факта существования жидких полупроводников, установленного А. Р. Регелем, является заключение об ограниченности зонной теории твердого тела, поскольку эта теория построена на представлении о правильном кристаллическом строении вещества. [21]
Второе ограничение области жидких полупроводников связано с образованием твердой и газовой фаз. Следует принять во внимание, что существование определенной фазы отражает только большую стабильность этой фазы по отношению к другим фазам. Возможность образования особенно стабильного твердого соединения ограничивает снизу температурную область существования жидкости. Элементы, которые образуют малые стабильные молекулы в паровой фазе, имеют особенно большое давление насыщенных паров, и это может ограничивать сверху температурную область существования жидкости. [22]
Другая идеализированная модель жидких полупроводников состоит из отдельных молекул, которые расположены достаточно далеко друг от друга, так что электронные уровни остаются дискретными. В противоположность двум рассмотренным моделям в этом случае мы имеем энергетические щели, но не имеем зон. Когда молекулы сближаются, дискретные уровни расширяются в зоны, которые могут быть описаны приближением сильно связанных электронов. [23]
Теория не охватывает аморфных и жидких полупроводников. Математические методы современной теории неприменимы к полупроводникам с малой подвижностью, для которых вычисление длины свободного пробега электронов приводит к значениям, несовместимым с определением средней скорости и энергии. Вопрос о зависимости физических характеристик от кристалло-химических данных не имеет своей теории. [24]
Определение границы между жидкими полупроводниками и диэлектрическими жидкостями, такими, как расплавленные соли и молекулярные жидкости, хотя на первый взгляд и кажется простым, при более глубокой проверке обнаруживает определенную сложность. Ясно, что в расплавленных солях могут параллельно существовать электронная и ионная проводимости, причем та или другая из них может преобладать в некоторых системах в зависимости от температуры и других условий. Как было отмечено Иоффе и Регелем [144], электропроводность ионной жидкости, по-видимому, не должна быть выше 1 Ом см 1 вследствие ограниченной подвижности ионов, так что жидкости с более высокими значениями электропроводности следует считать обладающими электронной проводимостью. Если же электропроводность а меньше 1 Омг см-1, то для определения доли электронной проводимости следует использовать другие характеристики, такие, как измеренные числа ионного переноса или химического свойства вещества. [25]
Термоэлектродвижущие силы в жидких полупроводниках имеют такой же порядок величины и тот же знак, что и в твердом состоянии. Следовательно, механизм проводимости сохраняет тот же тип дырочного или электронного тока. [26]
На фазовых диаграммах систем жидких полупроводников часто имеются области составов, в которых разделяются две несмешивающиеся жидкие фазы. Это особенно интересно с точки зрения химического принципа, согласно которому разнородные жидкости не смешиваются. Например, разделение Т1 - Те ( рис. 2.4) на фазы, одна из которых имеет состав приблизительно 100 % Т1, а другая содержит примерно 70 % Т1, позволяет предположить, что вторая фаза представляет собой полупроводник, который имеет тенденцию не смешиваться с металлическим таллием. При этом состав чистых жидкостей можно определить лишь приблизительно, поскольку несмешивающиеся жидкости всегда до некоторой степени растворимы одна в другой. [27]
Сближение молекул при образовании жидкого полупроводника приводит к возмущению состояний на связях, которое может быть сравнимым с взаимодействием связей внутри молекулы. Поэтому кажется разумным использовать отдельные связи в качестве начального приближения при рассмотрении жидких полупроводников. Такое приближение называется моделью молекулярных орбиталей. [28]
Свойства, характерные для жидких полупроводников, были обнаружены в ряде бинарных сплавов, в которых электроотрицательная составляющая более электроположительна, чем теллур: Mg3Bi2, Li3Bi и CsAu. Во всех этих случаях оба элемента являются обычными жидкими металлами. Как будет показано, электрические свойства этих сплавов имеют и другие общие черты, вследствие чего эти сплавы следует рассматривать совместно. [29]
Наличие дырочной проводимости в жидких полупроводниках показывает, что это явление характеризует не только периодическую структуру кристалла. Полная аналогия, существующая между свойствами твердых и жидких электронных полупроводников, требует совместного изучения обоих состояний. [30]