Появление - дырка
Cтраница 4
Полупроводниковые и каталитические свойства окисных твердых растворов связаны с образованием соединения типа ( Li - - 0 - Т3 О ], который впредь мы будем называть дырочным комплексом и обозначать в квадратных скобках. Структура дырочного комплекса показывает, что соединение содержит два неравноценных атома кислорода. Один из них связан с ионом переходного металла таким же образом, как в обычных окислах этих металлов, другой обусловлен внедрением лития ( вообще литий-подобного иона) и появлением дырки и находится между ними. [46]
Из общестатистических соображений ясно, что даже при строго стехиометрическом составе кристалла концентрации электронных дефектов отличны от нуля. Концентрации обоих типов электронных дефектов равны друг другу при некотором определенном составе, близком к стехиометричеокому, и сильно изменяются при смещении в обе стороны от стехиометрического состава. Если парциальное давление неметалла в газовой фазе Рх2 значительно превышает величину Рстех, отвечающую стехио-метрическому составу, доминирующими реакциями, определяющими характер электронной разупорядоченности, являются реакции поглощения сверхстехиометрического неметалла ( 5.50 а) или ( 5.50 г), приводящие к появлению дырок в валентной зоне кристалла. Напротив, при давлениях, значительно меньше Рстех, доминирующими являются реакции (5.506) и ( 5.50 в), приводящие к потере неметалла и появлению электронов в зоне проводимости. [47]
Примесь сурьмы в этом случае называют до-норной, а полупроводник - полупроводником и-типа. Если к кремнию добавить примесь индия, имеющего три валентных электрона, то в этом случае образуются три связи кремния с индием. Для полного октета ( 8 электронов) в атоме кремния необходим еще один электрон, который может перейти на связь из валентной зоны кремния при небольшом возбуждении. Появление дырок обеспечивает проводимость полупроводника. [48]
 |
Примесная проводимость - типа. а - кристаллохимическое представление. б - зонная структура. [49] |
Этот электрон очень слабо связан за счет уменьшения электростатического взаимодействия с ядром примесного атома под влиянием диэлектрической постоянной кристалла. При небольшом термическом возбуждении электрон легко отрывается и становится способным участвовать в электрической проводимости. Примесный атом при ионизации заряжается положительно. Такой механизм электрической проводимости не связан с появлением дырки в валентной зоне. Уровень энергии, определяющий состояние слабо связанного электрона примеси, находится вблизи дна зоны проводимости, так как последний обладает значительно большей энергией, чем электроны в валентной зоне, участвующие в образовании ковалентных связей. Примесные атомы, которые имеют лишние электроны по сравнению с основными атомами кристалла и способны легко ионизироваться в кристалле, называются донорами, а примесный энергетический уровень, образуемый ими в запрещенной зоне, называется донорным уровнем. [50]
Добавим в четырехвалентный германий трехвалентный индий. В этом случае при образовании решетки трехвалентный атом индия для установления ковалентной связи с четырьмя соседними атомами германия оторвет один электрон от близлежащего атома германия. Атом индия приобретает отрицательный заряд, а на месте оторванного электрона возникает дырка. Такие примеси, добавление которых к полупроводнику приводит к появлению дырок, называют акцепторными ( забирающими электроны), а полученный полупроводник с дырочной электропроводностью - полупроводником р-типа. [51]
Так как атом в целом был электрически нейтрален, дырка заряжена положительно и при наличии внешнего электрического поля движется в сторону, противоположную движению электрона. Движение дырок в непосредственном смысле символично, так как атом, с которым дырка связана, неподвижен. Фактически происходит перемещение электронов: под действием электрического поля связанный электрон соседнего атома перескакивает и занимает дырку. Но восстановление одной связи приводит к нарушению другой и появлению новой дырки. [52]
Страницы: 1 2 3 4