Министерство образования Российской Федерации
КРАСНОЯРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра КиПР
Реферат
АМОРФНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ
Выполнил: Дудник А. И.
Гр. Р 32-3
Проверил: Томилин В. И.
Красноярск 2004
Содержание
Введение ………………………………………………………………………………... 3
1. Определение аморфного полупроводника ………………………… 4
2. Классификация и свойства аморфных полупроводников …… 6
2.1 Электропроводность ……………………………………………… 7
2.2 Оптические свойства …………………………………………...... 9
2.3 Зависимость оптических свойств от атомной структуры …… 10
2.4 Фотопроводимость ……………………………………………… 11
3. Аморфные Si и Ge ……………………………………………………… 12
3.1 Оптические свойства a-Si и a-Ge …………………………… 16
4. Другие элементарные аморфные полупроводники ………… 16
5. Стеклообразные полупроводники ……………………………… 17
6. Халькогенидные стёкла …………………………………………… 19
7. Зонные модели ………………………………………………………… 21
8. Структурные модели ……………………………………………… 23
9. Методы получения аморфных полупроводников …………… 25
9.1 Приготовление легированных аморфных
полупроводников ……………………………………………… 25
9.2 Приготовление диоксида кремния из рисовой шелухи ..... 28
10. Применение аморфных полупроводников …………………… 29
Заключение ………………………………………………………………………… 32
Список литературы ………………………………………………………………… 33
Введение
Мы живём в эпоху, когда все успехи технической электроники в значительной мере связаны с применением кристаллических полупроводников. Чудеса современной полупроводниковой техники основаны на глубоком знании физических свойств монокристаллических материалов и на хорошо апробированных металлофизических методах управления их свойствами. Аморфные полупроводники, если всё известное о кристаллических полупроводниках рассматривать как отправную точку, открывают новые направления исследования.
В последние годы работы по аморфным полупроводникам выходят из стадии сугубо академических исследований. Сейчас уже достаточно ясно обрисовались основные практические приложения таких материалов. Халькогенидные аморфные полупроводники — это оптические элементы инфракрасной техники, бессеребряные фотографические среды с высоким разрешением, материалы для ксерографии и фоточувствительные слои видиконов. Аморфные плёнки кремния и других материалов типа AIV — это фотоприёмники для видимой области спектра, преобразователи солнечной энергии, мишени безвакуумных плоских телевизионных передающих трубок. Среди подобного рода приложений наибольший интерес представляют фотопреобразователи солнечной энергии на аморфном кремнии.
Аморфное состояние легче определить, сказав, чем оно не является, нежели сказав точно, что это такое. Аморфные полупроводники не кристаллические. У них нет дальнего порядка в расположении составляющих их атомов. Но это не означает, что аморфные полупроводники полностью неупорядочены в атомном масштабе. Локальные химические требования обеспечивают почти строго фиксированную длину связей и в меньшей степени ограничение углов между связями в ближайшем окружении данного атома. В отличие от аморфных металлов в аморфных полупроводниках нет плотной упаковки атомов, они состоят из атомов, связанных ковалентными связями, образующих открытую сетку с корреляцией положений атомов до третьего или четвёртого ближайшего соседа. Ближний порядок непосредственно ответственен за наблюдение полупроводниковых свойств, таких, как края оптического поглощения и активационный механизм электропроводимости.
Аморфные материалы следует отличать от поликристаллических материалов. Поликристаллические полупроводники состоят из зёрен, каждое из которых содержит периодическую сетку атомов и окружено межзёренными, или граничными атомами. Чем меньше зёрна, тем больше отношение числа атомов поверхностного слоя к числу периодически расположенных внутренних атомов. При очень малых размерах зёрен различие между поверхностными и внутренними атомами исчезают, и представление о микрокристаллите с определённой областью периодического расположения атомов теряет смысл. Хотя и предпринимались попытки моделирования аморфных полупроводников микрокристаллитами, сейчас принято считать, что сеточные модели более адекватны. Однако в некоторых полупроводниках могут существовать микрокластеры из некристаллического материала.
Как синоним слов «аморфный» или «некристаллический» часто используется термин «стеклообразный». Но в некоторых случаях «стеклообразный» может означать вполне определённую термодинамическую фазу. Существование стеклообразного состояния с определённой температурой стеклования было продемонстрировано для некоторых халькогенидов, но это не относится к аморфным полупроводникам с тетраэдрическими связями. Халькогенидные стёкла можно получать из полупроводникового расплава путём быстрого охлаждения (закалки) до температур, лежащих ниже температуры стеклования. Закалка же кремния и подобных ему полупроводников из расплава в общем случае не может быть выполнена с быстротой, достаточной для замораживания атомов в аморфном состоянии. Как правило, возникает поликристаллическое состояние.
Аморфные полупроводники, которые не могут быть приготовлены непосредственно из расплава, обычно получают в виде тонких плёнок с помощью различных способов осаждения атомов таких, как напыление в вакууме, ионное распыление, химическое осаждение паров, плазменное разложение газов или электроосаждение. Иногда применяется ионная бомбардировка кристаллов, в результате которой возникает аморфный слой.
Приготовленный материал считается аморфным, если на рентгенограммах и электрограммах наблюдаются диффузионные кольца, а не резкие брегговские кольца или отдельные пятна, характерные для поликристаллических и монокристаллических твёрдых тел. Хотя смеси аморфных и кристаллических материалов могут существовать, непрерывный переход от одних к другим, по-видимому, невозможен. Превращение аморфного материала в кристаллический происходит в результате образования зародышей и их последующего роста, а не в результате однородной перестройки атомной структуры [1].
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.