Тройные полупроводниковые соединения – основы материаловедения

May 10, 2013 by admin Комментировать »

Тройные соединения и твердые растворы на их основе являются поистине неисчерпаемым источником полупроводниковых материалов с широ

ким спектром физико-химических свойств. Химические связи в тройных полупроводниковых фазах, также как и в двойных, носят смешанный характер — ковалентно-ионный-металлический. Специфика связей в этих материалах обусловлена наличием атомов трех сортов.

Закономерности  образования  тройных  полупроводниковых соединений

Тройные полупроводники могут быть разделены на одноанионные (двухкатионные) и двуханионные (однокатионные). Большинство тройных полупроводниковых одноанионных соединений подчиняется правилу Музера-Пирсона: анион эффективно достраивает валентную оболочку до восьми электронов. Однако для применения этого правила на практике необходимо знать стехиометрическую формулу и кристаллическую структуру анализируемой фазы для точного определения величин ne, NB и NBB. Оценить, является ли химическая связь «полупроводниковой» для двуханионных тройных соединений, более сложно, чем для одноанионных.

Эмпирически установлены следующие закономерности образования тройных полупроводников — аналогов известных двойных.

Первое правило. В тройной фазе суммарное число валентных электронов должно быть таким же, как и в бинарной полупроводниковой фазе-аналоге.

Второе  правило.  Тип  химической  связи  в  тройной  фазе  должен быть таким же, как и в бинарной полупроводниковой фазе-аналоге.20 Третье  правило.  Разности  электроотрицательностей  компонент

соединения не должны быть велики.

Четвертое правило. Большинство тройных полупроводниковых соединений подчиняется правилу нормальной валентности. Для одноанионных соединений с общей формулой AKBLCM оно записывается так:

x   y   z

Kx + Ly = (8 − M)z,                                    (2.12)

где K, L и M — число валентных электронов, которые отдает компонент A, B, C, соответственно, соединения на образование химических связей в нем.

Для двуханионных тройных полупроводников:

Kx = (8 − L)y + (8 − M)z.                              (2.13)

20 Первые два правила, по-существу, близки к правилу Музера-Пирсона.

Эти правила выполняются для большинства полупроводников и основаны на том, что элементы одной группы периодической системы обладают похожими физико-химическими свойствами, что обусловлено одинаковым числом валентных электронов у них.

Тройные полупроводники с алмазоподобной структурой

Тройные алмазоподобные полупроводники образуются при возникновении sp3-гибридных связей и характеризуются тетраэдрическим расположением атомов в пространстве. Для них кроме перечисленных выше закономерностей должно выполняться дополнительное правило: четыре электрона на атом

Kx + Ly + Mz = 4.                              (2.14)

x + y + z

Пользуясь всеми этими правилами, можно получить следующие тройные соединения-аналоги, например, двойных соединений типа AIIIBV (по

перечное замещение): 2AIIIBV → AIIAIVBV, или для AIIBVI: 2AIIBVI  →

AIAIIIBVI

В рассматриваемом ниже примере замещение производится в катионной подрешетке.

Ga

As

AIIIBV

Zn    Ge

As2

AIIBIVCV

Cu    Ga    Ge2

As4

AIBIIICIVDV

В следующей таблице приведены формулы возможных тройных алмазоподобных соединений производных от ANB8−N.

2           A   B

A2 B  C           A B

2            A  B

A3  B2  C          A B

2  C3           A   B

2B   C3            A  B

A3 B

A4 B

C2              A B

C3              A B

3B  C          A  B

A2  B   C          A  B

Таким образом, возможно существование десяти классов недефектных тройных алмазоподобных соединений (по сравнению с тремя классами недефектных двойных алмазоподобных соединений), причем число соединений в одном классе тройных в несколько раз превышает число соединений в одном классе двойных. Большая группа сложных алмазоподобных полупроводниковых соединений описана в [26].

Источник: И. А. Случинская, Основы материаловедения и технологии полупроводников, Москва — 2002

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты