Примеси III и V групп образуют твердые растворы во всем диапазоне концентраций, создавая нейтральные примесные центры. Переходная группа (Fe-Co-Ni) создает глубокие уровни акцепторного типа, являющиеся рекомбинационными ловушками.
GaAs легированный Fe или Cr позволяет получать материал с высоким удельным сопротивлением (до 107 Ом·м), который можно использовать как полуизолирующий. Коэффициент диффузии доноров (S, Se, Te, St) в индии и арсенид галлия достаточно низкий. Диффузия идёт эффективно начиная с температуры на 200-300˚С ниже точки плавления основного вещества. На практике для легирования применяют Zn, поскольку у него коэффициент диффузии достаточно большой, а также элементы I группы.
Характерная особенность AIII-BV - высокая эффективность излучательной рекомбинации равновесных носителей. Для генерации видимого света используют GaP, GaN, в ИК-области - GaAs. Квантовый выход люминесценции (отношение числа излучаемых фотонов) определяется соотношением скоростей излучательной и безызлучательной рекомбинаций. Скорость безызлучательной рекомбинации зависит от количества остаточной примеси и дефектов структуры. Чем ниже температура кристаллизации, тем ниже концентрация дефектов, поэтому излучающие структуры изготовляют методом эпитаксии.
Соединения AIII-BV применяется в инжекционных лазерах. Квантовый выход растет с длиной волны, и если зрительное восприятие необязательно, в опто-электронных устройствах используют ИК-излучатели. Внешний квантовый выход много меньше внутреннего, т.к. вследствие высокого показателя преломления значительная доля излучения испытывает полное внутреннее отражение от поверхности кристалла. Для борьбы с этим явлением в светодиодах используют согласующие оптические среды.
AIII-BV используют при создании фотоэлементов, фотокатодов, фотоприемников, в генераторах СВЧ-колебаний, в туннельных диодах, преобразователях Холла.
GaAs менее удобен для создания интегральных схем, чем Si, т.к. на его поверхности трудно вырастить стабильный окисел, не допуская диффузионного легирования донорными примесями. Однако эпитаксия, ионное легирование, отжиг, электронно-лучевая литография позволяют реализовать возможности GaAs в повышении степени интеграции и быстродействия интегральных схем.
Твердые растворы на основе AIII-BV позволяют плавно изменять ширину запрещенной зоны, диэлектрическую проницаемость, показатель преломления, квантовый выход и т.д. Также они позволяют создавать гетеропереходы и приборы на их основе. Наилучшей парой для создания гетероперехода является GaAs–AlxGa1-xAs и GaSb–AlxGa1-xSb. Использование структур с гетеропереходами позволяет осуществлять режимы генерации, которые не могут быть реализованы в лазерах на гомогенных структурах с p-n переходом.
Ширина запрещенной зоны для этой группы полупроводников составляет от 0.08 до 3.36 эВ. Сюда относятся халькогениды (сульфиды, селениды, теллуриды цинка, кадмия и ртути). Эти соединения имеют алмазоподобную структуру, кристаллизуются в структуру цинковой обманки кубического или гексагонального типа.
По сравнению с AIII-BV сильнее выражена ионная составляющая между атомами и шире запрещенная зона. Акцепторные уровни – I группа (Cu, Ag, Au вместо Zn, Cd). Донорные уровни – III группа (Al, Ga, In вместо Zn, Cd). Аналогично донорные и акцепторные свойства проявляют V и VII группы периодической таблицы, замещая атомы халькогенов.
Многие проводники проявляют только один тип электропроводности. Сульфиды и селениды Zn, Cd, Hg – n-типа; Zn, Te – p-типа. HgTe может иметь электропроводность двух типов в зависимости от типа легирующей примеси. Электрические свойства также можно изменить путем термообработки в парах вещества одного компонента.
Наиболее широко применяют ZnS и CdS.
ZnS – люминофоры,
CdS – фоторезистор.
Поскольку примеси влияют на подвижность, их присутствие изменяет фотопроводимость. Пленки из HgTe применяют для датчиков Холла.
Основное применение данных соединений - детекторы ИК-излучения.
Ширина запрещенной зоны 0.27 – 0.39 эВ.
При избытке Pb в PbS возникают металлические мостики, и образцы ведут себя как металл. I группа (Na, Cu, Ag) замещая Pb становится акцептором, III группа – донором.
Донорные свойства проявляют примеси VII группы (халькогены). Также соединения AIV-BVI применяют в инжекционных лазерах и в качестве термоэлементов.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
