Электрофизические свойства b-Si и a-Si.

 

Свойства	b-SiC	a-SiC
Постоянная решетки х10, нм	4,359	3,073(а) 37,3(с)
Тип решетки	кубическая	гексагональная
Ширина запрещенной зоны, эВ	2,39	2,986
Подвижность электронов, см2/(В×с)
Подвижность дырок, м2/(В×c)	0,6	0,6
Температура возгонки, 0С	2600-2700	2600-2700
Плотность, Мг/м3	3,2
Диэлектрическая проницаемость	6,5-7,5	6,5-7,5
Удельная теплопроводность, Вт/м×K	8,3-33,3	8,3-33,3

 

Таблица 4.3.

Электрофизические свойства некоторых соединений A^IIIВ^V

 

Свойства	GaN	AlP	GaP	InP	AlAs	GaAs	InAs	InSb
Постоянная решетки х10,нм	3,186(а) 5,176(с)	5,42	5,45	5,87	5,66	5,65	6,06	6,48
Плотность, Мг/м3	6,11	2,37	4,07	4,78	3,60	5,32	5,67	5,78
Температура плавления, 0С
Ширина запрещенной зоны, эВ(0 К)	3,30	3,00	2,3	1,4	2,2	1,5	0,4	0,2
Подвижность электронов м2/(В×с)	0,030	0,008	0,019	0,5	0,03	0,95	3,3	7,8
Подвижность дырок, см2/(В×с)	0,040	0,003	0,012	0,015	-	0,045	0,046	0,065
Диэлектрическая проницаемость	12,2	9,8	11,1	12,4	10,1	13,1	14,6	17,7

 

Таблица 4.4.

Основные свойства некоторых соединений типа А^IIB^VI (300 К)

Свойства	PbS	CdS	PbSe	CdSe	PbTe	CdTe	HgTe
Постоянная решетки х10, нм	5,41	4,13(а) 6,75(с)	5,66	4,30(а) 7,01(с)	6,10	6,48	6,46
Плотность, Мг/м3	7,6	4,82	8,15	5,81	8,16	5,86	8,42
Температура плавления, 0С
Ширина запрещенной зоны, эВ	0,37	2,4	0,25	1,85	0,3	1,51	0,25
Подвижность электронов, м2/В×с	0,06	0,02	0,12	0,08	0,18	0,076	1,5
Подвижность дырок, м2/В×с	0,07	0,005	0,1	-	0,09	0,006	0,02

 

Пьезоэлектриками называют диэлектрики, которые имеют сильный прямой и обратный пьезоэлектрический эффекты.

Прямым пьезоэлектрическим эффектом называют явление поляризации под влиянием механических напряжений. Электрический заряд, который возникает на поверхности диэлектрика, изменяется согласно линейному закону от воздействия механических усилий:

Q = d·F

 

 

q_s = Q/S = d·F/S = d· σ_s

 

где Q - заряд; d - пьезомодуль; F - сила; S - площадь;

q - заряд на единицу поверхности;

σ_s - механическое напряжение в сечении диэлектрика.

Обратным пьезоэлектрическим эффектом называют изменение размеров диэлектрика ΔL/L под влиянием напряженности электрического поля по линейному закону.

 

ΔL/L = d·E

 

где ΔL/L - относительная деформация образца.

 

Пьезомодуль - это поверхностный заряд на единице поверхности диэлектрика, который возникает под влиянием единицы давления, его размерность [Кл/Н].

 

Селенид цинка ZnSe. Селенид цинка ZnSe во многом похож на ZnS, но свойствами сульфи­да цинка легче управлять. Селенид цинка используют в качестве люминофора и фоторезиста; максимум спектральной характеристики фотопроводимости селе­нида цинка лежит на длине волны l = 0,48 мкм.

 

Теллурид цинка ZnTe. Теллурид цинка ZnTe имеет обычно электронную электропроводность из-за избытка атомов теллура. Удельное сопротивление ZnTe составляет 10² - 10⁴ Ом×м. Теллурид цинка находит применение в качестве электролюмино­фора и фоторезисторов.

 

Диод Ганна (генератор Ганна) – это полупроводниковый прибор, предназначенный для преобразования энергии источника питания постоянного напряжения в энергию высокочастотных электромагнитных колебаний в результате возникновения в полупроводнике домена под действием сильного электрического поля. Частота генерации достигает 100 ГГц.

 

 

Эффект Ганна заключается в возникновении электромагнитных колебаний в однородном кристалле полупроводника при приложении к нему постоянного электрического поля с напряженностью, превышающей некоторое критическое значение. Эффект Ганна используется в генераторах СВЧ колебаний.

 

Фоторезистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от освещенности. Принцип действия его основан на фоторезистивном эффекте. Фоторезистивный эффект – это изменение удельного сопротивления полупроводника, обусловленное исключительно действием электромагнитного излучения (квантом света) и не связанное с нагреванием полупроводника. Сущность этого явления состоит в том, что при поглощении квантов света с энергией, достаточной для ионизации собственных атомов полупроводника или ионизации примесей, происходит увеличение концентрации носителей заряда. В результате этого уменьшается удельное сопротивление полупроводника.

 

Полупроводниковый лазер – это излучающий полупроводниковый прибор, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии или энергии некогерентного излучения в энергию когерентного излучения.

 

Полупроводниковый светодиод – это излучающий полупроводниковый прибор с одним или несколькими электрическими переходами, предназначенный для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения. Излучающий полупроводниковый прибор предназначен для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию светового излучения

Метод зон­ной плавки Идея метода заключается в том, что большинство содержащихся в кремнии примесей (за исключением бора) гораздо лучше растворяется в жидкой фазе кремния, чем в твердой. Поэтому при медленном остывании расплавленного кремния примеси бу­дут оставаться в расплаве, а содержа­ние их в твердой фазе будет меньше.

Для осуществления этой идеи под­вергают плавлению отдельную зону слитка кремния, постепенно передви­гая ее вдоль слитка. В результате при­меси вместе с расплавленной зоной будут сгоняться в конец слитка. Если повторить эту операцию не­сколько раз, можно добиться необходимой степени очистки кремния.

Схема установки для зонной плавки кремния показана на рисунке. В связи с тем, что расплавленный кремний химически очень активен, плавку приходится вести в вакууме и без применения тигля. Слиток кремния вертикально закреп­ляют в держателях и с помощью нагрева высокочастотным индуктором создают расплавленную зону. При этом нижняя часть слитка не отрывается от верхней за счет удерживающего действия сил поверхностного натяжения расплавленного кремния. По мере передвижения индуктора расплавленная зона, перемещаясь вместе с ним снизу вверх, постепенно все больше насыщается примесями. В ре­зультате после прохождения расплавленной зоны вдоль всего слитка примеси будут сконцентрированы в его верхней части. После 15—20 проходов удается довести удельное сопротивление кремния до 20—30 Ом×м, что соответствует со­держанию примесей в нем менее 10²⁰ атомов на м³. Верхняя загрязненная часть слитка затем обрезается и идет в переплавку. Для очистки кремния от бора зонную плавку проводят в среде водорода, содержащем пары воды, что позво­ляет еще на порядок снизить содержание примесей и довести удельное сопро­тивление кремния до 1,6×10³ Ом×м.

 

Метод бестигельной зонной плавки. При использовании метода зонной плавки в начальной расплав­ленной зоне помещают кусочек монокристаллического кремния затравку. По мере подъема индуктора расплавленная зона, сплав­ляясь с затравкой, будет повторять кристаллическую структуру затравки. Этим методом выращивают монокристаллические слитки кремния диаметром до 100 мм, ориентиро­ванные в направлениях [111] и [100] с удельным сопротивлением 0,001— 30 Ом×м.

 

Метод вытягивания из расплава (метод Чохральского)

Метод вытягивания из расплава, или метод Чохральского, состоит в том, что очищенный поликристал­лический кремний расплавляют в тигле из особо чистого кварца в высоковакуумной печи. Затем с помощью штока в расплав вводят монокристаллическую затравку, ориентированную в нужном кристаллографическом направлении от­носительно поверхности расплава. После того как затравка оплавится, ее начина­ют медленно поднимать, одновременно поворачивая для лучшего перемешива­ния и выравнивания температуры. За затравкой тянется столбик расплава, удерживаемый силами поверхностного натяжения. По мере подъема столбик расплава остывает и кристаллизуется, причем с той же ориентацией, что и затравка.

В настоящее время по методу Чох­ральского выращивают монокристалличе­ские слитки диаметром до 150 мм, ориен­тированные в направлениях [111], [110], [100],с удельным сопротивлением 5×10^-5 - 0,5 Ом×м и малым временем жизни не­основных носителей заряда (до 10 мкс).

 

Метод гарниссажной плавки. Гарниссажный метод Чохральского является перспективным вариантом бестигель­ной зонной плавки (рис. 17.4). При этом методе расплавленную зону созда­ют за счет электронно-лучевого нагрева в глубоком вакууме. К преимуществам гарниссажной плавки относят большую однородность получаемых слитков, малое содержание кислорода (менее 5×10¹¹ атом./м³), к недостаткам—повы­шенную плотность дислокаций (3 - 5)×10⁸ м^-2.

 

Люминесценцией называют электромагнитное нетепловое излучение, обладающее длительностью, значительно превышающей период световых колебаний. Для возникновения люминесценции в полупроводнике атомы полупроводника должны быть выведены из состояния термодинамического равновесия, т.е. возбуждены.

 

Электролюминесценция – это люминесценция , возникающая в полупроводнике, когда его атомы переведены в возбужденное состояние электрическим полем.

 

Фотолюминесценция это люминесценция, возникающая в полупроводнике, когда его атомы переведены в возбужденное состояние освещением

 

Полупроводниковый тензорезистор – это полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления от механических деформаций.

 

Термистор, - это полупроводниковый резистор, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от температуры. Наиболее широко применяются термисторы, основной особенностью которых является значительное уменьшение сопротивления с увеличением температуры, т.е. термисторы с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления.

 

Варистор – это полупроводниковый резистор, сопротивление которого зависит от приложенного напряжения, и поэтому его динамическая вольт-амперная характеристика нелинейна (рис.)

 

 

Варикап – это полупроводниковый диод, в котором используется зависимость емкости от величины обратного напряжения и который предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью.

 

Преобразователь Холла – это гальваномагнитный полупроводниковый прибор, основанный на использовании эффекта Холла. Эффект Холла – это возникновение поперечной разности потенциалов полупроводнике, по которому проходит электрический ток, в том случае, когда есть магнитное поле, перпендикулярное направлению тока.

 

Туннельный диод – это полупроводниковый диод на основе вырожденного полупроводника, в котором туннельный эффект приводит к появлению на вольт-амперной характеристике при прямом напряжении, участка отрицательной дифференциальной проводимости.

 

Лавинно - пролетный диод – это полупроводниковый диод, работающий в режиме лавинного умножения носителей заряда при обратном смещении электронно-дырочного перехода и предназначенный для генерации сверхвысокочастотных электромагнитных колебаний.

 

Магниторезистор – это полупроводниковый резистор, в котором и используется зависимость электрического сопротивления от магнитного поля. Принцип действия магниторезисторов основан на магниторезистивном эффекте, т.е. на эффекте изменения электрического сопротивления полупроводника под действием магнитного поля.