80
решетки будет недоставать одного электрона для образования связи с
четырьмя окружающими атомами кремния. Таким образом, в решетке
кремния будет отсутствовать один валентный электрон, причем ситуация
здесь оказывается иной, чем в случае собственного полупроводника, где
появление вакансии электрона, или дырки, связано с наличием электрона в
другом месте кристалла. В случае примеси бора в кремнии появление дырки
не вызывает появления электрона в зоне проводимости. Валентные
электроны из соседних узлов решетки могут переходить к атому бора и
рекомбинировать с примесной дыркой, однако дырка теперь появится уже у
этого соседнего узла. Внешне этот переход воспринимается как перемещение
дырки по кристаллу. Направленное движение положительных вакансий по
кристаллу создает электрический ток – появляется проводимость, причем
носителями заряда здесь будут служить только дырки, обеспечивая тем
самым проводимость
р
-
типа. Такого типа примеси в полупроводниках
называют акцепторными. Уровень энергии электрона, находящегося около
примесного атома с более низкой валентностью, также попадает в
запрещенную зону, располагаясь, однако, теперь вблизи валентной зоны (см.
рис.56). Акцепторный уровень, как показывает само название, воспринимает
электрон из валентной зоны и удерживает его, так что в валентной зоне
появляются носители заряда – дырки.
На
рис.57
показана
зависимость
проводимости кремниевого полупроводника с
донорной (
n
-
типа) и акцепторной (
р
-
типа)
примесями в зависимости от концентрации:
видно, что уже 10
19
атомов примеси в 1 см
3
(около 0,02 %) дают приращение проводимости в
миллион (!) раз.
Контролируемое введение примесей позво-
ляет получать полупроводниковые материалы с
заданными электрическими и оптическими ха-
рактеристиками. Успехи современной техники и
технологии были бы немыслимы без таких материалов.
Полупроводниковые свойства обнаруживает ряд простых веществ в
кристаллическом состоянии – это элементы
р
-
типа: кремний
Si
, германий
Ge
, мышьяк
As
, сурьма
Sb
, теллур
Te
, селен
Se
. Значительно более широк
круг двойных, тройных и более сложных полупроводниковых соединений.
Среди них встречаются явно ковалентные кристаллы, например, карбид
кремния
Si
С
(ширина запрещенной зоны 2,1 эВ). Целый ряд кристаллов
двойных полупроводников имеет связь преимущественно ковалентного типа,
но с заметным вкладом ионности: арсенид галлия
GaAs
(1,35 эВ), антимонид
индия
InSb
(0,17 эВ), а также другие соединения элементов III и V групп, так
называемые полупроводники типа А
III
В
V
:
GaP, AlAs, InP
и др. Есть также
|