Cтраница 3
Представим себе теперь атом элемента третьей группы ( бор, алюминий, индий или галлий) помещенным в один из пустых узлов решетки кремния или германия. У атомов 3 - й группы имеются три валентных электрона в s - и / 7-состояниях и для того, чтобы они образовали четырехвалентную связь в решетке Si или Ge, им необходимо заимствовать один электрон из резервуара валентных электронов основных атомов кристалла. Таким образом, в результате теплового или светового возбуждения электрон из валентной зоны кристалла может присоединиться к нейтральному примесному атому, образуя отрицательный ион. [31]
Из рис. 3.2.12 явствует, что энергия активации собственной генерации носителей не зависит от энергии возбуждающего света в двух больших диапазонах значений последней. Кроме того, в тех же самых энергетических интервалах наблюдаются изменения эффективности образования носителей. Вертикальными стрелками, соответствующими длинам волн возбуждения 2769 130, 2183 68 и 1950 72 А, показано положение максимумов плотности состояний в валентной зоне кристаллов антрацена, взятое из работы Вилесо-ва и др. [96] ( см. разд. Из сказанного выше можно сделать вывод, что изменения эффективности генерации носителей связаны с участием в ионизации конкурирующих процессов, и оценка этих изменений может быть получена при рассмотрении различных путей диссипации энергии возбуждения. [32]
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. [33]
Такие отношения определяются числом низколежащих энергетических уровней, пригодных для образования валентной зоны. При постепенном добавлении металла с более высокой валентностью, например Be, Zn или А1, к металлу с более низкой валентностью типа Си, Ag или Аи наступает момент, когда все низколе-жащие энергетические уровни заполняются электронами, и тогда начинает образовываться новая твердая фаза. Она отличается от прежней фазы кристаллической структурой, обеспечивающей большее число низколежащих энергетических уровней, доступных для заселения дополнительными электронами. Отношение числа валентных электронов к числу атомов в этих фазах составляет соответственно 3 / 2, 21 / 13 и 7 / 4, и они обладают объемноцентрированной кубической структурой, структурой гамма-латуни ( слегка искаженная объемноцентрированная кубическая структура) и гексагональной плотноупако-ванной структурой. Теоретические исследования показывают, что при переходе к каждой следующей структуре возрастает число низколежащих энергетических уровней в валентной зоне кристалла. Например, число низколежащих энергетических уровней в валентной зоне у-латуни достаточно лишь для расселения 21 / 13 электрона в расчете на каждый атом. [34]