Определение физико-химических параметров полупроводников

Задание к лабораторной работе «Определение физико-химических параметров полупроводников»

1. Произвести гидростатическое взвешивание слитка монокристаллического полупроводника, определить его массу и объем.

2. Рассчитать  с  использованием   полученных   данных   остальные
физико-химические параметры монокристаллического полупроводника.

Последовательность выполнения лабораторной работы
и определяемые физико-химические параметры
монокристаллического вещества

1.  Химическая формула вещества:

Si – кремний.

2. Молярная масса М вещества, г/моль; определяется с помощью таблицы Менделеева.

3. Масса структурной единицы вещества, г,

            (1)

где N_A= 6,02205 · 10²³  моль^-1   - постоянная Авогадро.

4. Масса слитка вещества m, г; определяется взвешиванием
   на аналитических весах типа АДВ-200 с точностью до третьего знака после запятой.
               
5. Объем слитка вещества V, см³; определяется методом гидростатического взвешивания на аналитических весах типа АДБ-200 с точностью до третьего знака после запятой (см. приложение).
               
6. Число молей атомов (или молекул) вещества, моль,

                                                                                                                                         (2)

7. Массовая плотность веществ, г/см³,

(4)

8. Молярный объем вещества (в твердом состоянии), см³/моль,

 или (3)

9. Объем структурной единицы вещества (например, атомный объем), ų,

                                                                                                              (5)

10.  Характеристический размер атома (или молекулы) вещества, диаметр атома, заключенного в куб или ребро куба, см

 (6)

11.  Эффективный радиус вещества, Å,

                                                                                                                (7)

12.  Атомная (молекулярная) плотность вещества (количество атомов или молекул в единице объема), см^–3,

                                                                     (8)

13.  Тип кристаллической решетки вещества (таблица, рис.4).

А4(алмаз)

14.  Координационное число - число ближайших атомов (молекул, ионов) вещества в объеме элементарной ячейки (Z₁ –число атомов в первой координационной сфере, Z₂ число атомов во второй координационной сфере-).

15.  Число атомов вещества в объеме элементарной ячейки:

a)  для кубической алмазной ячейки (рис.5,6)

n_v = χ_в · +  χ_р ·   + χ_г  ·  +χ₀ · 1,         n_v = 8                                                                                                       (9)

где χ_в χ_р χ_г χ₀ - числа атомов или молекул вещества соответственно в вершине,       на ребре, на грани и в объеме элементарной ячейки.

16.  Объем элементарной ячейки, Ǻ³ ,

                                                                                                                                  (10)

17.  Длина ребра элементарной ячейки для кубической системы (рис.8), Å ,

                                                                                                            (11)

18.  Расстояние между разноименными атомами, равное наименьшему расстоянию между атомами вещества для кубической системы (рис.8), Å

                                                                                                                                  (12)

18^a. Кристаллохимический радиус(ковалентный, тетраэдрический) вещества, Å

                                                                                                                    (12^a)

19.  Расстояние между одноименными атомами для кубической системы(рис.8), Å

                                                                                                                                  (13)

20.  Угол между ближайшими связями для кубической системы (для кристаллической решетки типа К4 алмаза или сфалерита, рис.6)

                                                                                                                                  (14)

21.  Расстояния между атомными плоскостями для кубической системы

d _{h k l}  =(15)

22.  В направлении [111] перпендикулярно любой грани элементарной ячейки для элементарной ячейки типа К4 (риc.6-8)

d₄₀₀ , Å.                                                                                                  (16)

23.  В направлении  [111] перпендикулярно любой из четырех диагоналей элементарной ячейки, (рис.7,8) для элементарной ячейки типа К4 (рис. 6)

d₁₁₁ , Å                                                                                                            (17)

24.  В направлении [110] перпендикулярно диагонали любой грани элементарной ячейки (рис.7,8) для элементарной ячейки типа К4 (рис.6)

d₂₂₀ , Å.                                                                                                          (18)

25.  Число атомов (или молекул) вещества на соответствующей кристаллографической поверхности элементарной ячейки для кубической системы (рис.6)