Faataitaiga o semiconductors. Ituaiga, meatotino, talosaga aogā

Le sili ona lauiloa o le silicon semiconductor (Si). Ae e ese mai ia te ia, o loo i ai le toatele o isi. Faataitaiga o le lalolagi, e pei mea semiconductor pei blende (ZnS), cuprite (Cu ₂ O), galena (PbS) ma le toatele o isi. O le aiga o semiconductors, e aofia ai semiconductors saunia i suʻesuʻega, faatusa i se tasi o le vasega e sili ona eseese o mea ua iloa e tagata.

Characterization o semiconductors

O le 104 vaega o le laulau faavaitaimi o uʻamea 79, 25 - nonmetals mai ai le 13 elemene vailaau maua meatotino semiconducting ma le 12 - dielectric. e aofia ai vaega semiconductor autu i lena faateleina tele latou conductivity ma le faateleina o le vevela. I le vevela maualalo, latou amio e pei o insulators, ma i maualuga - e pei conductors. O nei semiconductors e ese mai uamea: faateleina tufatufaga tutusa e tetee uamea le faateleina o le vevela.

O le isi eseesega mai le uamea semiconductor e faapea e faaitiitia ai le tetee o le semiconductor i lalo o le aafiaga o le malamalama, ao i ai i le e gata ai e le o aafia ai le uamea. Foi eseese lava le conductivity o semiconductors pe a faafoeina i se aofaiga laitiiti o le mama.

o loo maua i totonu o Semiconductors tuufaatasi vailaau ma fausaga eseese tioata. Nei e mafai ona elemene e pei o silicon ma selenium, po o lua tuufaatasi e pei o gallium arsenide. E toatele tuufaatasi faatulagaina, e pei o polyacetylene, (CH) _n, - mea semiconductor. O nisi semiconductors faaalia maneta (CD _1-x Mn _x Te) po o meatotino ferroelectric (SbSI). Isi alloying ma lava avea superconductors (GeTe ma SrTiO _3). O le tele o le faatoa maua superconductors vevela e maualuga ai apamemea vaega semiconducting. Mo se faataitaiga, La ₂ CuO ₄ o se semiconductor, ae o le faavaega o le uʻamea filogia ma Sr avea sverhrovodnikom (La _1-x Sr _{x) 2} CuO _4.

Fisiki tusi aoga tuuina atu faamatalaga e pei o le mea semiconductor ma se resistivity eletise o mai 10 ^-4 i le 10 ⁷ ohms · m. Atonu o se faauigaga isi. O le lautele o le vaega faasaina o le semiconductor - mai le 0 i le 3 eV. Uʻamea ma semimetals - o se mea ma o avanoa le malosi, ma o le mea lea e sili atu i W eV taʻua insulators. E i ai. Mo se faataitaiga, o se taimane semiconductor ua a lautele faasaina sone 6 eV, o se GaAs semi-e faoa - 1,5 eV. GaN, o se mea mo masini optoelectronic i le itulagi lanu moana, ua i ai se vaega lautele faasaina o 3.5 eV.

le avanoa i le malosi

Valence orbitals o atoms i le tioata lattice ua vaevaeina i ni vaega se lua o le tulaga malosi - o se sone saoloto, oi ai i le tulaga aupito maualuga, ma fuafuaina e le conductivity eletise o semiconductors, ma le vaega valence, i lalo. O nei tulaga, e faalagolago i luga o le symmetry o le faatulagaga lattice tioata ma atoms mafai ona faalavelave po o le laina mai le tasi i le isi. I le tulaga e gata ai o loo i ai se avanoa i le malosi, pe i ni isi upu, i le va o le sone vaega faasaina.

O le nofoaga ma le tulaga faatumuina ua fuafuaina e le meatotino conductive o le meafaitino. Tusa ai ma lenei mea vaega vaevaeina e le conductors, insulators, ma semiconductors. O le lautele o le vaega faasaina o le eseese lava semiconductor 0.01-3 eV, o le malosi va o le dielectric nai lo 3 eV. Uʻamea ona o le fesiliaʻi o le tulaga avanoa i le malosi e leai.

Semiconductors ma insulators, faatusatusa i uʻamea, o le ua tumu electrons vaega valence ma le sone saoloto aupito lata ane, po o le vaega conduction, e puipuia mai le malosi valence mai māsae - vaega o faasaina malosi o electrons.

I dielectrics malosi vevela po o fanua eletise itiiti sona le lava le faia o le oso i lenei avanoa, o le e le o noatia electrons i le vaega conduction. Latou le mafai ona agai i le lattice tioata ma avea feaveaʻia o le taimi nei eletise.

Ina ia faamalolosia le conductivity eletise, e tatau ona tuuina mai se electron i le tulaga valence le malosi, lea o le a avea lava le manumalo i le va malosi. Pe afai e le o laiti le aofaiga o le mitiia le malosi nai lo le taua o le avanoa i le malosi, o le a oo mai le tulaga electron valence i luga o le tulaga conduction.

I lena tulaga, pe afai o le lautele o le malosi avanoa e sili 4 eV, e toetoe lava conductivity irradiation excitation semiconductor po faʻavevela - E le lava le excitation malosi o le electrons i le vevela faaliusuavai e puna i le va le malosi e ala i le sone. A faamafanafana, o le tioata melts i luma o le conductivity faaeletoroni. O na mea e aofia ai quartz (de = 5,2 eV), taimane (de = 5,1 eV), o le toatele masima.

semiconductor conductivity Extrinsic ma vala aut ¯ u

taʻega tioata semiconductor upega maua conductivity vala aut ¯ u. O semiconductors igoa tatau. semiconductor vala aut ¯ u loo i ai se aofaiga tutusa o pu ma electrons saoloto. Pe susunuina conductivity vala aut ¯ u o faateleina semiconductors. I le vevela pea, ei ai se tulaga o le aofaiga equilibrium maoae o le faatupulaia taitoalua electron-lua ma le aofai o recombining electrons ma pu, lea e tumau pea i lalo o nei tulaga.

Le afioaga o le otaota e matua aafia ai le conductivity eletise o semiconductors. Faaopoopoina i latou e mafai ai matua faateleina le numera o electrons saoloto i se vaega toaitiiti o le pu ma le faateleina o le aofai o pu ma se vaega toaitiiti o electrons i le tulaga conduction. Mama semiconductors - le conductors ua i ai le conductivity mama.

Mama e faigofie ona foai atu electrons ua valaauina foai. elemene mafai ona vailaau mama foai ma le atoms, o le valence tulaga ua i ai e sili atu nai lo le electrons atoms o mea faavae. Mo se faataitaiga, phosphorus ma bismuth - o se otaota foai silicon.

O le malosi e manaomia mo le oso o se electron i le itulagi conduction, ua taʻua o le malosi le faatoaagaina mai. manaomia mama semiconductor tele itiiti atu nai lo le mea faavae. Faatasi ai ma se faʻavevela po o malamalama laitiiti matele faasaolotoina electrons o atoms o le semiconductors mama. Tuu tuua e le atomu se pu electron. Peitai, e le faia le recombination pu electron. foai conductivity pu e itiiti sona taua. o lenei mea ona o se aofaiga laitiiti o le atoms mama e le faatagaina ai e masani ona latalata electrons saoloto e le pu ma e umia ai. Electrons nisi nofoaga, ae e le mafai ona faatumuina i latou ona o le lava tulaga malosi.

A mama foai faʻaopoopoga laitiiti le tele o poloaiga ua faateleina ai le aofai o electrons conduction a faatusatusa atu i le aofai o electrons saoloto i le semiconductor vala aut ¯ u. Electrons iinei - le feaveaʻia autu o moliaga atomika o semiconductors mama. O nei mea auai i le semiconductors n-ituaiga.

Mama e fusia electrons o le semiconductor, o le faateleina o le aofai o pu i ai, ua taʻua o acceptor. o elemene vailaau mama Acceptor ma se laiti numera o electrons i tulaga valence nai lo le faavae o le semiconductor. Boron, gallium, indium - mama acceptor i silicon.

O le uiga o le semiconductor e faalagolago i lona faaletonu fausaga tioata. O lenei e mafua ai le manaomia o le tuputupu ae matua taʻega tioata mama. O le tapulaa o le conduction semiconductor pulea e le gata o dopants. taʻega tioata Silicon doped ma phosphorus (V elemene subgroup) o se foai e fatu tioata silicon n-ituaiga. Mo tioata ma se silicon p-ituaiga faafoeina acceptor boron. Semiconductors tauia Fermi tulaga e agai i ai i le ogatotonu o le va vaega foafoaina i lenei faiga.

semiconductors elemene-tasi

O le semiconductor sili ona taatele o, o le mea moni, silicon. Faatasi ai ma Siamani, o ia o le prototype o se vasega tele o semiconductors ei ai fausaga tutusa tioata.

le tutusa Faatulagaga tioata Si ma SAVALI e pei o taimane ma α-apa. E siomia taitasi atomu 4 atoms lata ane lea ua avea o se tetrahedron. O le faamaopoopoga ua taʻua fa taimi. Taʻega tioata tetradricheskoy faavae uamea noataga mo le faaeletonika alamanuia ma faia se matafaioi autu i tekinolosi faaonaponei. O nisi o elemene V ma le VI o le vaega laulau faavaitaimi foi semiconductors. Faataitaiga o lenei ituaiga o semiconductors - phosphorus (P), teio (S), selenium (lava ia) ma tellurium (Te). O nei semiconductors mafai ona atoms tolu (P), disubstituted (S, lava ia, Te) po o le a le tuufaatasia fa lafu. O se taunuuga e mafai ai elemene e i ni fausaga eseese crystalline, ma ia saunia foi i le tulaga o le tioata. Mo se faataitaiga, lava ia ola i le fausaga tioata monoclinic ma trigonal po o se faamalama (lea e mafai foi ona avea o se polymer).

- ua conductivity vevela lelei Diamond, lelei meatotino masini ma opitika, malosi maualuga masini. O le lautele o le avanoa malosi - De = 5,47 eV.

- Silicon - semiconductor faaaogaina i sela la, ma avea amorphous, - i se sela la ata tifaga-manifinifi. O le sili ona faaaogaina i semiconductor sela la, faigofie e gaosia ai, ua lelei meatotino eletise ma masini. De = 1,12 eV.

- Germanium - semiconductor faaaogaina i le spectroscopy gamma-ray, faatinoga maualuga sela la. Faaaogaina i le uluaʻi diodes ma transistors. E manaomia ai le le itiiti ifo nai lo le faamamaina silicon. De = 0,67 eV.

- Selenium - a semiconductor, lea o loo faaaogaina i le rectifiers selenium i ai o se tetee maualuga le leisa ma le gafatia e faamalolo lava ia.

tuufaatasi e lua elemene

Meatotino a Semiconductors faia elemene 3 ma le 4 o le vaega laulau faavaitaimi tutusa le meatotino a tuufaatasi 4 vaega. O le suiga mai le vaega 4 o elemene e tuufaatasi 3-4 gr. E maua ai fesootaiga o se vaega ona o felauaiga ionic totogi electrons mai se atomu e atomu 3 Vaega 4 Vaega. suia Ionicity le meatotino a semiconductors. E mafua ai le faateleina o le Coulomb malosi ma Ion-Ion fegalegaleaiga fausaga vaega electron va malosi. FAATAITAIGA tuufaatasi binary o lenei ituaiga - antimonide indium, InSb, gallium arsenide GaAs, gallium antimonide GaSb, indium phosphide InP, alumini antimonide AlSb, gallium phosphide va.

faateleina Ionicity ma lona taua tuputupu vaega sili atu i tuufaatasi 2-6 tuufaatasi, e pei o cadmium selenide, metala paʻepaʻe sulfide, cadmium sulfide, cadmium telluride, metala paʻepaʻe selenide. O se taunuuga, o le toatele o le tuufaatasi 2-6 vaega faasaina lautele vaega nai lo 1 eV, vagana tuufaatasi mercury. Mekuli Telluride - e aunoa ma le avanoa malosi semiconductor, semi-uamea, e pei α-apa.

Semiconductors 2-6 ni vaega a faaaogaina maua le tele avanoa malosi i le tuuina atu o lasers ma faaaliga. vaega Binary 6 2-lotoa ma se malosi va faaitiitia talafeagai mo le taliaina infrared. tuufaatasi o elemene Binary o vaega 1-7 (cuprous bromide CuBr, AgI iodide ario, chloride apamemea CuCl) ona o le ionicity maualuga maua eV W bandgap lautele. Latou te faia le moni semiconductors, ma insulators. Crystal tuputupu ae taula malosi ona o Coulomb fegalegaleaiga interionic faafaigofieina atoms structuring masima ma le poloaiga lona ono, nai lo le faamaopoopo le quadratic. Tuufaatasi 4-6 vaega - sulfide, taitai telluride, apa sulfide - pei semiconductors. Ionicity o nei mea foi e uunaia ai le faamaopoopoina faavaeina sixfold. O le tele ionicity le taofia le afioaga latou a lava avanoa vaega vaapiapi, e mafai ona faaaogaina mo le mauaina o le leisa infrared. Gallium nitride - o se vaega lotoa 3-5 ma a lautele va malosi, maua talosaga i lasers semiconductor ma diodes malamalama-emitting faagaoioia i le vaega lanu moana o le fusi o alaleo.

- GaAs, gallium arsenide - i manaomia ina ua mavae le semiconductor silicon lona lua o loo faaaogaina e masani o se substrate mo isi conductors, mo se faataitaiga, GaInNAs ma InGaAs, i setodiodah infrared, transistors taimi maualuga ma ICs, maualuga lelei sela la, diodes leisa, detectors o fofo faaniukilia. De = 1,43 eV, lea e faaleleia le masini mana pe a faatusatusa i silicon. Magaugau, o loo sili atu ona mama faigata e gaosia ai.

- ZnS, metala paʻepaʻe sulfide - metala paʻepaʻe masima o sulphide hydrogen ma le sone vaega faasaina ma 3,54 3,91 eV, faaaogaina i lasers ma o se phosphor.

- SnS, apa sulfide - semiconductor faaaogaina i photoresistors ma photodiodes, De = 1,3 ma le 10 eV.

oxides

O le uamea oxides sili o insulators sili ona lelei, ae ei ai ni faatagaga. Faataitaiga o lenei ituaiga o semiconductors - oxide limasene, apamemea oxide, oxide cobalt, apamemea karaponi, uʻamea oxide, oxide europium, oxide metala paʻepaʻe. Talu apamemea karaponi loo i ai e pei o le cuprite minerale, sa suesue ma le maelega ona meatotino. e leʻi atoa manino le taualumaga mo le galueaina o lenei ituaiga o semiconductor, ina ua faatapulaaina pea lo latou faaaogaina. Se faatagaga faapitoa e oxide metala paʻepaʻe (ZnO), lotoa vaega 2-6, o loo faaaoga e pei o le transducer ma i le tuuina atu o pipiʻi lipine ma plasters.

O le tulaga na matua liua ina ua iloa superconductivity i le tele o tuufaatasi o le apamemea ma le okesene. O le superconductor muamua vevela maualuga tatala Bednorz ma Müller, na semiconductor lotoa faavae i luga o La ₂ CuO _4, o le va malosi o le 2 eV. Suia divalent lanthanum trivalent, barium po strontium, na faailoa i le feaveaʻia totogi semiconductor o pu. Le ausiaina o le faasalaga talafeagai pu faia La ₂ CuO ₄ superconductor. I le taimi lenei, o le vevela o le maualuga o le suiga i le tulaga superconducting ea tuufaatasia HgBaCa ₂ Cu ₃ Le _8. I uunaiga maualuga, lona taua o 134 K.

ZnO, ua faaaogāina varistor oxide metala paʻepaʻe, malamalama-emitting lanu moana diodes, sensors kasa, sensors moi, coatings faamalama ina ia atagia ai le malamalama infrared, o se avetaavale i LCD faaaliga ma maa la. De = 3,37 eV.

taʻega tioata layered

tuufaatasi e lua e pei o taitai diiodide, eseese gallium selenide ma disulphide molybdenum fausaga tioata layered. o le faaputuga noataga covalent o le malosi tele, o le tele malosi atu i lo noataga der van Waals le va o le faaputuga i latou lava. Semiconductors e matagofie sea ituaiga ona o le amio electrons i le faaputuga a faapei-lua e faatafa-. Fegalegaleaiga o faaputuga ua suia e ala i le faailoa atoms fafo - intercalation.

MoS _2, o loo faaaogaina disulfide molybdenum i maualuga detectors taimi, rectifiers, memristor, transistors. De = 1,23 ma 1.8 eV.

semiconductors faatulagaina

Faataitaiga o semiconductors i luga o le faavae o le tuufaatasi faatulagaina - naphthalene, polyacetylene (CH _{2) n,} anthracene, polydiacetylene, ftalotsianidy, polyvinylcarbazole. maua semiconductors faatulagaina se avanoa i luga o le lē faatulagaina: latou e faigofie ona tuuina atu le tulaga manaomia. Vailaau ma conjugate noataga fausia -C = F-C = maua tele opitika lē linearity ma, ona o lenei mea, i optoelectronics faaaogaina. Lē gata i lea, o le va vaega malosi lotoa semiconductor faatulagaina o le fua faatatau eseese suiga e sili atu ona faigofie nai lo le semiconductors faavae masani. Crystalline allotropes o fullerenes carbon, graphene, nanotubes - foi semiconductors.

- Fullerene o lo'o i ai se fausaga i le foliga o se polytope fa'amalosi pipisi mai se numera o carbon carbon. A doping fullerene F ₆₀ i se uamea alkali liua ai i se superconductor.

- O le Graphene e fausia i se monatomic carbon layer, e feso'ota'i atu i se lattice hexagonal e lua-dimensional. E i ai se fa'amaumauga fa'amalosi fa'amaumauga ma fa'agata eletise, maualuga maualuga

- O le nanotubes o lo'o lafoina i totonu o se pa'u o papatusi graphite, e iai ni nai nanometers i le lautele. O nei ituaiga carbons ei ai le lelei tele i le nanenolectronics. Fa'alagolago i le fa'aauau, e mafai ona fa'aalia uiga lelei o metallic po'o semiconductor.

Semiconductors magnetic

O paluga fa'atasi ai ma ion magnetic o Europa ma le manganese o lo'o i ai mea manaia fa'ama'i ma semiconductor. Faataitaiga o lenei ituaiga o semiconductors - sulfide europium, selenide europium ma faaiuga mausali, e CD _1-x Mn _x Te. O le mea o lo'o i ai i le magnetiona e a'afia ai le auala e fa'aalia ai mea fa'ama'i e pei o le antiferromagnetism ma le ferromagnetism i totonu o mea. Semicon-semateconductors semi-magate o ni vaifofo maguma o semiconductors o lo'o i ai ni ions magnesia i se tamai fa'aoga. O ia fofo mausali e tosina atu i ai o latou mafaufauga ma o latou gafatia tele mo talosaga e mafai ai. Mo se fa'ata'ita'iga, e le pei o semiconductors non-magnetic, e mafai ona latou ausia le miliona taimi e sili atu le suiga o le Faraday.

Malosiaga malosi o magneto-optical o semiconductors magnetic e mafai ai ona fa'aaogaina mo le fa'aogaina o le masini. Perovskites, e pei Mn _0,7 CA _0,3 Le _3, ua sili ona meatotino i suiga uamea-semiconductor, lea e faalagolago tuusao i luga o le taunuuga maneta fanua i le aafiaga matautia o tinoese magneto-resistivity. E fa'aaogaina i le leitioina, masini atamai, o lo'o pulea e le magnetic field, i fa'ata'ita'iga o masini umukuka.

Semi fa'amalosi afi

O lenei ituaiga tioata e fa'aalia i le i ai o le eletise i totonu ia i latou ma le fa'aalia mai o le fa'alauiloaina o le fa'aogaina. Mo se faataitaiga, e pei meatotino ua semiconductors taitai titanate PbTiO _3, barium BaTiO titanate _3, telluride germanium, GeTe, apa telluride SnTe, lea sa i le vevela maualalo ai meatotino ferroelectric. O nei mea e fa'aogaina i le le fa'aaogaina o mea faitino, mafaufauga ma masini paila.

Eseese mea e fa'aogaina semiconductor

I le faaopoopo atu i mea semiconductor o lo'o taua i luga, e tele isi e le pau i lalo ole ituaiga ole lisi. Tuufaatasi o fua faatatau 1-3-5 elemene ₂ (AgGaS ₂₎ ma le 2-4-5 ₂ (ZnSiP ₂₎ fausia se fausaga tioata chalcopyrite. O noataga o le tuufaatasiga o le tetrahedral, e tutusa ma le 3-5 ma le 2-6 semiconductor semiconductors ma se faatulagaga tioata o le tuufaatasiga o le zinc. Tuufaatasi e fausia ai elemene semiconductor 5 ma le vaega 6 (e pei o le avea ₂ lava ia _3), - o le semiconductor i le tulaga o tioata po o le ipuinu. Chalcogenides o le bismuth ma le antimony e fa'aaogaina i semiconductor afi afi. O meatotino o semiconductors o lenei ituaiga e matua manaia lava, ae latou te lei mauaina le lauiloa ona o le faatapulaaina o le talosaga. Ae ui i lea, o le mea moni o lo'o i ai e fa'amaonia ai le i ai o muamua ao le'i o'o i le i'uga o vaega e le mafaamatalaina o le semiconductor physics.