Вивчення хімічних дефектів кристалічних грат (стр. 4 из 4)
Електронна провідність у напівпровідникових з'єднаннях (провідники n- і p-типу). Кристали нестехіометричногоскладу можна одержати за рахунок надлишку або недоліку катіонів або аніонів, причому для урівнюваня зарядів з метою досягнення електронейтральності існують різні можливості.
У кристалах Zn і Сd є надлишок катіонів, що утвориться при підвищених температурах внаслідок виділення кисню. При цьому частина атомів цинку «розщеплюється» на Zn2+ і квазисвободные електрони (мал. 10.3). Іони цинку й електрони перебувають у міжузловихґрати. Отже, у цьому випадку надлишок катіонів компенсується електронами. Так на до електрони при накладенні зовнішнього поля є носіями негативних зарядів, цей тип кристалів називають напівпровідниками n-типу.
Іншими напівпровідниками з електронною провідністю єВеО, ВаО, UзО8, WO3, Cd, SnО2,МоОз. Електронна провідність напівпровідників може бути також результатом того, що аніони кисню віддаляються із ґратокисли, іони металу залишаються в ґратах на своїх місцях, а для компенсації зарядів у ґрати впроваджуються електрони.
Недолік катіонів спостерігається в окислів Ni і Сu2О. У цьому випадку заряд відсутніх катіонів компенсується тим, що іони металу переходять у станзбільше високим зарядом: Ni2+ - е —> Ni3+ і Си+ - е —> Си2+. Вакансія двовалентного іона нікелю може, таким чином, компенсуватися двома тривалентними іонами.
Місця катіонів збільше високим зарядом, які віддали по одному електроні, називають електронними дефектами або дірками. Причиною утворення електронних дефектів може бути також переміщення електронів при накладенні зовнішнього поля. Цей тип напівпровідників називають напівпровідниками типу р2. Іншими напівпровідниками знедоліком катіонів є Fe, Fe, Co, Cu2S, Ag2O, ZrCr2O4
Особливе поводження спостерігається в окису титананестехіометричногоскладу (тип решітки NaCl), що залежно від состава можуть виступати як p- і n-напівпровідника. Широка область існування від Ti1.35 до Тi0.6забезпечує p-провідність при відношенні O/Ti>l й n-провідність при O/Ti<l.
Без зміни числа аніонів і виникнення катіонних вакансій можна одержати напівпровідникові властивості, наприклад, у кристалах Ni, легованих літієм. У нормальних вузлах ґратперебуваютьтривалентні, іони нікелю, заряд яких компенсується одновалентним іоном літію. Тоді загальний заряд для пари катіонів Ni3+ + Li+ дорівнює заряду двох двовалентних іонів нікелю, так що вимога електричної нейтральності виконується. Состав кристала з добавкою Li може бути виражений, таким чином, формулою (Li
Ni 
Ni 
)0. На противагу окису Ni зістехіометричнимскладом, що має блідо-зелене фарбування і єнепровідної, матеріал з додаванням Li має чорні кольори й провідність типу р. При 10% (ат.) Li провідність приблизно в 108разів більше, ніж у нелегованого матеріалу.Домішкові напівпровідникові кристали. Германій і кремній, елементи IV основної групи Періодичної системи, володіють у чистому виді низькою провідністю. Однак вони здобувають властивості напівпровідників, якщо до них додати елементи III й V основних груп із приблизно однаковим атомним радіусом, тому що в цьому випадку домішковий центр стає электрично активним. Завдяки впровадженню елементів цих груп, наприклад Р, As, Sb (V група), у германії утворяться дефекти, що викликають появу надлишку електронів. При такому заміщенні виходять дефекти донорного типу, тому що надлишковий п'ятий валентний електрон сурми зв'язаний тільки злегка й поблизу домішковогоцентра утворить протяжнахмара негативного заряду, що охоплює область приблизно в 1000 атомів германія. Тому що вільні електрони є носіями зарядів, то мова йде про напівпровідника типу n.
Контрольні питання
1.Що таке хімічні дефекти кристалічних ґрат, і які бувають типи
хімічних дефектів?
2.Що таке змішані кристали? Які можуть бути змішані кристали?
3.Які передумови для утворення змішаних кристалів?
4.Приклад зображеної діаграми стану (Си - Ni) [1083 - 1445°С]. Які при
різних температурах утворяться розплави й змішані кристали?
5. Що відбувається у випадку швидкого охолодження суміші, здатної утворювати змішані кристали?
6. Як впливає температура на здатність системи утворювати змішанікристали?
7. Якими способами можна одержатицентрафарбування в безбарвних кристалах лужнихгалогенідів?
8.Електролітичне фарбування є варіантом, якого способу фарбування?
9.У чому сутність фотохімічного фарбування?
10.Чим обумовлена електропровідність у напівпровідникових кристалах?
11.У якому випадку утворяться напівпровідники з n-провідністю?
12.Приклади кристалів з n-провідністю.
13.Як компенсується недолік катіонів у кристалічних ґратах?
14.Приклади напівпровідників p-типу.
15.Як можна одержати напівпровідникові властивості кристалів, не міняючи числоаніонів і катіонів?
16.Як одержуютьдомішкові напівпровідникові кристали на основі Si й Ge?
17.Як утворяться дефекти донорного типу?
18.Як утворяться домішкові центри акцепторного типу?
19.Що таке зроблені змішані кристали?