Зонная теория металлов, диэлектриков и полупроводников, страница 9

6. Дефекты решетки.

Типы структурных дефектов в кристаллах весьма разнообразны. Здесь будут рассмотрены только дефекты по Френкелю и по Шоттки. Дефект по Шоттки представляет собой просто пустой узел. Дефектом по Френкелю называют совокупность пустого узла и близко расположенного междуузельного атома.

Если кристалл выращивается не при температуре абсолютного нуля, то по законам термодинамики в нем возникнут дефекты в количестве , где - число Авогадро, равное , а W – энергия образования дефекта.

Для образования дефекта по Френкелю требуется меньше энергии, чем для создания дефекта по Шоттки. Обе эти энергии лежат в области 2 – 4 эВ.

Дефекты обычно образуются в результате теплового возбуждения: фононы высокой энергии сталкиваются с атомом решетки, вызывая его смещение.

Дефекты решетки обладают целым рядом экспирементально важных свойств:

1.Дефекты могут играть роль центров рассеяния электронов и дырок.

2.Дефекты решетки могут сильно влиять на оптические свойства кристаллов.

3.Благодаря энергии, запасенной в дефектах, они могут влиять на термодинамические свойства кристаллов.

4.Дефекты решетки могут влиять на механические и магнитные свойства п/п.

7. Дислокации.

Одной из известных форм дислокации является краевая дислокация. Ее можно представить как линейный дефект, созданный в ведением в кристалл лишней атомной полуплоскости. Можно также рассматривать ее как результат частичного сдвига кристалла перпендикулярно к направлению дислокации.

Краевые дислокации играют роль при рассмотрении прочности кристаллов. В частности, пластическое течение кристалла связанно с движением краевых дислокаций.

Вторым типом является винтовая, или спиральная дислокация. В этом случае вместо введения в решетку лишней атомной полуплоскости, дислокацию можно себе представить как результат смещения одной части кристалла относительно другой на одну постоянную решетки. Сдвиг при этом параллелен оси дислокации.

Будучи несовершенствами решетки, дислокации могут влиять на электрические свойства п/п, поскольку вызывают рассеяние носителей тока, а также могут служить центрами рекомбинации или генерации избыточных носителей.

Лекция 13.

Физические процессы в контактах полупроводников с различной шириной запрещенной зоны. Гетеропереходы.

Прямозонные и непрямозонные полупроводники.

На рисунке показана зависимость носителей тока от импульса в п/п. При межзонных переходах различают два основных случая, определяемых структурой зон полупроводника: прямой переход, то есть переход без изменения импульса электрона (рис.а); такие п/п называют прямозонными; и не прямой переход (рис.б), при котором изменение импульса электрона компенсируется импульсом испускаемого или поглощаемого фонона; такие п/п называются непрямозонными.

Гетеропереходы.

Ранее мы обсуждали p-n переходы, образованные введением небольшого количества примесей в полупроводниковый металл. Они могут быть названы гомопереходами. Однако существуют совершенно различные п/п материалы, которые тем не менее имеют одинаковые или почти одинаковые постоянные кристаллической решетки. Поэтому они могут образовывать один (единый) монокристалл. На границе между такими п/п меняется ширина запрещенной зоны, электронное сродство, диэлектрическая проницаемость и другие свойства. Такие переходы между полупроводниками, имеющими согласованные решетки, но различные свойства, называются гетеропереходами.