Полупроводниковые материалы

Применение:

• Применяют в керамической промышленности;

• Используют для получения защитных пленок, полупроводниковых, новых современных наноматериалов;

• Сульфид свинца — хороший материал полупроводниковой техники, фотоприемников и детекторов ИК-диапазона.

Тройные полупроводниковые соединения.

Группа соединений А2В4С25 в соответствии со своим химическим составом представляет гораздо большее разнообразие физических и физико-химических свойств, чем группа А3В5. При этом большая ширина запрещенной зоны сочетается у соединений типа А2В4С25 с низкой температурой плавления. Кроме того, переход от соединений типа А3В5 (сфалерит) к соединениям А2В4С25 (халькопирит), происходящий с понижением симметрии от Т2 до Д212, вызывает появление специфических особенностей: усложнение зонного энергетического спектра, тетрагональное сжатие решетки и возникновение анизотропии, расширение области гомогенности. Эти соединения проявляют способность к стеклообразованию. В отличие от халькогенидных стекла соединений А2В4С25 обладают высокими температурами размягчения, прозрачностью в ИК-области спектра, двулучепреломлением.

Полупроводниковые материалы этого типа применяются для создания солнечных батарей, терморезисторов, фоторезисторов, электрооптических модуляторов, светофильтров.

Тройные полупроводники этого класса, так же как и материалы групп А1В3C26 и Аз1В5Cз6 весьма перспективны для нелинейной оптики. Они обладают высокими значениями нелинейных коэффициентов, определяющих эффективность взаимодействия волн (в оптической области спектра).

Благодаря широкой полосе прозрачности и возможности синхронных взаимодействий между волнами ИК-диапазона в области 8—13 мкм тройные полупроводники нашли широкое применение для визуализации ИК-излучения, например путем смешения излучений лазеров (10,6 мкм) и рубинового (0,69 мкм).

Применение соединений А2В4С25 (слайд).

Наряду с недефектными полупроводниками существует целая группа веществ, образуемых при неполном заполнении узлов решетки. Это тройные дефектные фазы. В отличие от бинарных систем А3 — В5 и А2 — В6, где в большинстве случаев полновалентные фазы представляют собой единственные химические соединения, в некоторых дефектных системах встречаются два или более соединений. Так, в системе ZnS—In2S3, образованной па основе дефектного соединения типа А23В36, кроме ZnIn2S4 обнаружены также фазы ZnIn2S6 и Zn2In2S5. Выяснилось, что в этих материалах наблюдается политипизм, который оказывает существенное влияние на физические характеристики веществ.

Подобные слоистые структуры, обладающие многими политипами, весьма перспективны для создания сверхрешеток.

Некоторые из указанных тройных фаз, весьма чувствительные к ультрафиолетовому излучению, могут быть использованы в фотоэлектрических приемниках. Так, на основе нелегированпого тиогаллата кадмия созданы фоторезисторы ультрафиолетового излучения с высокой чувствительностью в области спектра 0,255—0,46 мкм.

АМОРФНЫЕ И СТЕКЛООБРАЗНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ МАТЕРИАЛЫ – аморфные и стеклообразные вещества, проявляющие полупроводниковые свойства. Характеризуются наличием ближнего порядка и отсутствием дальнего порядка. Стеклообразный полупроводниковый материал можно рассматривать как особый вид аморфного вещества, характерным является наличие пространственной решетки, в которой кроме ковалентно связанных атомов имеются полярные группировки ионов. Неорганические стеклообразные полупроводники обладают электронной проводимостью. В отличие от кристаллических полупроводников у стеклообразных полупроводников отсутствует примесная проводимость. Примеси в стеклообразных полупроводниках влияют на отклонение от стехиометрии, и тем самым изменяют их электрофизические свойства. Эти полупроводники окрашены и непрозрачны в толстых слоях. Стеклообразные полупроводниковые материалы характеризуются разориентированностью структуры и ненасыщенными химическими связями.

Аморфные и стеклообразные полупроводники по составу и структуре подразделяются на оксидные, халькогенидные, органические, тетраэдрические.

Типичными представителями стеклообразных полупроводников являются халькогенидные стеклообразные полупроводники, которые представляют собой сплавы халькогенов – элементов щелочной группы периодической системы (серы S, селена Se, теллура Te) с элементами пятой (As, Sb) или четвертой (Si, Ge). Сюда же относится элементарный халькоген стеклообразный селен.

Аморфные полупроводники изготовляют в виде тонких пленок напылением или осаждением на подложку.

управлять электрическими свойствами аморфных полупроводниковых материалов практически невозможно, т.к. отсутствие в этих полупроводниках дальнего порядка и наличие большого количества дефектов типа микропор приводит к наличию у многих атомов ненасыщенных связей, следствие этого – высокая плотность локализованных состояний (1020см-3) в запрещенной зоне.

Практическое применение аморфных и стеклообразных полупроводников разнообразно. Аморфный кремний - альтернатива монокристаллическому кремнию, т.к. он дешевле и его оптическое поглощение в 20 раз выше, чем кристаллического, например, при изготовлении на его основе солнечных элементов. Поэтому для существенного поглощения видимого света достаточно пленки -Si:Н толщиной 0,5–1,0 мкм вместо дорогостоящих кремниевых 300-мкм подложек. Гидрированный кремний является прекрасным материалом для создания светочувствительных элементов в ксерографии, датчиков первичного изображения (сенсоров), мишеней видеконов для передающих телевизионных трубок. Оптические датчики из гидрированного аморфного кремния используются для записи в памяти видеоинформации, для целей дефектоскопии в текстильной и металлургической промышленности, в устройствах автоматической экспозиции и регулирования яркости. Стеклообразные полупроводники являются фотопроводящими полуизоляторами и используются в электрофотографии, системах записи информации, оптическом приборостроении. Пленки халькогенидных стеклообразных полупроводников применяют для создания элементов памяти в микросхемах перепрограммируемых постоянных запоминающих устройств ЭВМ, фоточувствительных сред для записи оптической информации, а также в качестве неорганических фото- и электронных резисторов при производстве изделий микроэлектроники.