Физика полупроводников. Лекция 1
- Физика полупроводников. Лекция 1
- Глава I. Структура полупроводниковых кристаллов
- §1.2. Элементы симметрии кристаллов.
- §2.1. Оси симметрии.
- §2.2. Плоскости симметрии.
- §2.3. Зеркально — поворотные оси симметрии.
- §3. Типы простых кристаллических решеток.
- §4. Кристаллографические индексы Миллера.
- §5. Обратная решетка кристалла и ее ячейка Вигнерра — Зейтца. .
- §6. Связь между структурами прямой и обратной решеткой кристалла.
- §7. Построение зон Бриллюэна для каждой из некоторых типов кристаллических решеток.
- 7.2 Кубическая гранецентрированная решетка.
- 7.3. Гексагональная решетка.
- 7.4. Кристаллы графита.
- §8. Структура основных типов полупроводниковых кристаллов.
- §9. Неупорядоченные (некристаллические полупроводники).
- §10. Типы и структура жидких кристаллов.
- §11.Жидко кристаллические приборы для отображения информации.
Кристаллы характеризуются двумя фундаментальными особенностями. Во-первых, правильным расположением ближайших соседних атомов, т.е. ближайшим порядком. Во-вторых, правильным расположением групп атомов с ближним порядком в большой области кристалла, то есть дальним порядком.
Жидкие, аморфные и стеклообразные полупроводники относятся к неупорядоченным (некристаллическим системам). У них сохраняется ближний порядок, поэтому они обладают в большинстве своем такими же свойствами, что их твердые кристаллы. Однако у них отсутствует дальний порядок во всех 3-х направлениях, что приводит к изменению некоторых оптических и электрических свойств.
В частности некоторые полупроводники, в расплавленном состоянии сохраняют свои полупроводниковые свойства (жидкие полупроводники), например: Te, Se, PbP и другие.
У таких полупроводников, как правило, имеется смещенная ковалентно-вандервальсовская связь, например Te, они кристаллизуются в гексагональную решетку с цепочками расположением атомов, в каждой цепочке по 3 атома Te и связь между ними ковалентная, а связь между соседними цепочками вандервальсовская. Если спроектировать цепочку на базисную плоскость (0001), то получим правильный треугольник. С ростом температуры электропроводность σ кристалла возрастает, при t = 5000 C кристаллы расплавляются, разрывается вандервальсовская связь, при этом электропроводность скачком возрастает, а дальше с ростом температуры электропроводность плавно растет до t ≈ 10000 C, при этом разрушается ковалентная связь, следовательно, нарушается ближний порядок и полупроводниковые свойства жидкости Te исчезают.
Аморфные полупроводники — это твердые вещества, характеризующиеся отсутствием дальнего порядка периодичности во всех трех направлениях, их получают резким охлаждением расплава, когда вследствие высокой вязкости атомы не успевают выстроиться в периодическую структуру (Ge, Si, GaAs, ZnSe…).
Стеклообразное состояние — это аморфное состояние, характеризующиеся отсутствием дальнего порядка. У обычных аморфных веществ температура плавления определенная, стеклообразное состояние характеризуется интервалом температуры размягчения. Кроме того, стеклообразное вещество характеризуется обратимым переходом из стеклообразного состояния в расплав и расплава в стеклообразование (стеклование).
Стеклообразные вещества — это, как правило, диэлектрики, однако некоторые из них обладают полупроводниковыми свойствами. Наиболее широкое применение нашли халькогенидные, стеклообразные полупроводники (ХСП). Хальногены — это соединения металлов S, Se, Te. К ним относят As2S3, As2Se3, As2Te3, Sb2S3, Sb2Se3, Sb2Te3, Te2S, Te2Se.
ХСП используются, как среды для записи оптической информации, на их основе созданы переключатели 10-11 — 10-12 с, ячейки электрической памяти.
