Трехвалентная примесь

Cтраница 3

Иную примесную проводимость приобретает германий, если в него вводить атомы трехвалентных элементов. В качестве такой трехвалентной примеси используется индий. [31]

Примеси, отдающие электроны, называют донорными. При введении в вещество трехвалентной примеси образуются примесные атомы, которые отдают три своих валентных электрона для образования ковалентных связей с тремя близлежащими атомами. При перебросе валентного электрона на незаполненную связь примесный атом с присоединенным лишним электроном образует в кристаллической решетке неподвижный отрицательный заряд. Кроме того, образуется дырка, способная перемещаться по решетке. [32]

JJ - германий типа р, полученный равномерным добавлением трехвалентной примеси; справа - германий типа п, полученный равномерным добавлением пятивалентной примеси. [33]

Неосновные носители ( электроны), инъектируемые базой в область эмиттера, практически не влияют на величину тока коллектора. Это объясняется тем, что в действительности концентрация атомов трехвалентной примеси в эмиттере значительно больше, чем концентрация пятивалентных примесей в базе. [34]

В случае дырочного полупроводника электроны валентной зоны при самых малых тепловых энергиях ( ЕА Et) переходят на примесный уровень, образуемый трехвалентными атомами, заполняя недостающую связь. При этом число дырок в валентной зоне, получающееся за счет ухода электронов на примесный уровень, будет резко превышать число электронов свободной зоны. Атомы трехвалентной примеси приобретают отрицательный заряд за счет пришедшего четвертого электрона, оставаясь неподвижными в решетке кристалла. [35]

Первая величина значительно больше постоянной решетки, а вторая значительно меньше частот обращения внутриатомных электронов. С точки зрения заполненной валентной зоны недостаток электрона следует рассматривать как дырку. Таким образом, в случае трехвалентной примеси можно снова говорить о водородоподобном атоме, в котором роль электрона играет положительная дырка, притягиваемая кулоновским потенциалом к центральному ( отрицательному) иону. Ионизация такой системы заключается в переходе дырки в нормальную зону, что эквивалентно переходу электрона на локализованный уровень. [36]

Предметом настоящей работы является вычисление энергий ионизации неглубоко расположенных доноров и акцепторов в кремнии и германии. Ионизация этих примесей в значительной степени ответственна за наблюдаемые при комнатных температурах и ниже значения концентраций носителей тока. Основные экспериментальные факты 11 ] состоят в том, что энергии ионизации пятивалентных примесей замещения составляют приблизительно 0 04 эв в кремнии и 0 01 эс в германии, а энергии ионизации акцепторов, связанных с трехвалентными примесями замещения, лежат около 0 05 эв в кремнии и 0 01 эв в германии. Основные состояния рассматриваемых нами доноров и акцепторов в общем описываются водородоподобными волновыми функциями типа Is, но с большим эффективным радиусом порядка 20А или больше. Эта большая размытость, видимо, связана с высокой диэлектрической проницаемостью кристаллов и с малыми значениями эффективных масс носителей. [37]

Расположение энергетических.| Кристаллическая структура типа алмазной решетки. [38]

Электрон соседней ковалентной связи переходит на незанятый энергетический уровень и тем самым дырка передвигается туда, где был электрон до - перехода. Поэтому электроны и дырки движутся под влиянием электрического поля в противоположных направлениях. Другие трехвалентные примеси ( например, галлий) действуют подобным же образом. [39]

Поэтому происходит своеобразная компенсация примесей: электроны доноров опускаются на свободные уровни акцепторов, и происходит рекомбинация электронов и дырок. Электроны доноров закрепляются на акцепторных атомах, и общее число носителей заряда в полупроводнике уменьшается. Так, например, если в германий с - типом проводимости, обусловленной донорными примесями, вводится 10 % трехвалентной примеси ( от числа доноров), то это эквивалентно убыли донорных примесей на 10 % - электроны доноров заполняют дырки, созданные акцепторами. При этом электропроводность германия уменьшится. Наоборот, если в германий р-типа будет введена акцепторная примесь, то его электропроводность увеличится. Это связано с появлением новых свободных уровней, расположенных у верхнего края валентной зоны. На эти уровни будут дополнительно переходить электроны из валентной зоны германия, и число дырок в ней возрастает. [40]

Другой характерный тип проводимости возникает при введении трехвалентных примесей. Когда трехвалентные примеси, например индий, вводятся в кристалл, примесь насыщает валентную связь путем захвата валентного электрона, оставляя дырку в валентной зоне. Эта дырка оказывается слабо связанной с отрицательно заряженным атомом примеси. В случае атома индия в германии энергия связи дырки равна 0 01 12 эв, что также все еще меньше тепловой энергии при комнатной температуре. Удобно рассматривать эти дырки в облаке валентных электронов как носители положительного заряда. Атомы трехвалентных примесей называют акцепторами, а полупроводники, содержащие преимущественно такие примеси, - полупроводниками р-типа, или полупроводниками с дырочной проводимостью. [41]

Для того чтобы сделать кристалл пригодным для электронных целей, в него вносятся небольшие количества инородных атомов, способных заместить некоторые атомы германия в кристаллической решетке. Если в качестве материала примеси использовать пятивалентный элемент, то каждый из его атомов будет иметь по одному несвязанному электрону, кроме тех, которые участвуют в ковалентных связях. Несвязанные электроны легко покидают свои атомы за счет тепловой энергии и затем свободно блуждают по кристаллической решетке. Атомы примеси превращаются в ионы с единичным положительным зарядом. С другой стороны, если в качестве примеси выбрать трехвалентный галлий, индий или золото, то каждому примесному атому будет недоставать по одному электрону. То место, где электрона не хватает, принято называть дыркой. Некоторые из ковалентно связанных электронов, обладая достаточной тепловой энергией, могут разрывать свои связи и замещать свободные. То есть дырки IB германии с трехвалентной примесью ведут себя почти аналогично избыточным электронам в германии с пятивалентной примесью. Однако электроны обычно более подвижны, чем дырки. [42]

Возможное объяснение такого расхождения было предложено Геншем и Хауфе [24], которые показали, что при добавлении к спектрально чистому цинку 0 1 - 1 атомного процента алюминия константа параболической скорости уменьшается в 100 раз. Так, согласно уравнению ( 39), константа скорости определяется главным образом ионной проводимостью ZnO, находящейся в равновесии с металлическим цинком. Замещение ионов Zn2 в решетке ZnO ионами А13 приводит к уменьшению числа ионов Zn2 в междуузлиях; поэтому ионная проводимость и скорость окисления уменьшаются. Если л соответствует приведенной выше оценке ( стр. Отсюда следует, что механизм окисления сплавов Zn и А1 отличается от принятого в теории Вагнера и скорость процесса может определяться реакцией на поверхности раздела. Принимая во внимание работу Генша и Хауфе 124 ], низкие значения скорости окисления, полученные Муром и Ли [23], следует приписать присутствию в цинке трехвалентных примесей. [43]

Страницы: 1 2 3