Напівпровідники, їх будова та електричні властивості

Перехід електроніки в нанометричну область ледве намітився, і супермініатюризація робить лише перші кроки. Але провідні фірми і лабораторії вже почали справжню гонку, на дослідження в цій галузі витрачаються значні кошти.

Зменшення мінімального розміру вимагає використання не лише складних технологічних рішень, а й нових матеріалів. Надзвичайно перспективною для використання в субмініатюрній електроніці вважається відкрита нещодавно модифікація вуглецю С₆₀, яку називають «фулерен» С₆₀. Цей термін пов'язаний з іменем американського архітектора та інженера Фуллера, який розробляв легкі і міцні архітектурні конструкції із стандартних багатокутових елементів.

Ця модифікація вуглецю була відкрита в 1985 році при вивченні продуктів випаровування графіту під дією потужного сфокусованого лазерного випромінювання, в яких крім молекул С₆₀ були виявлені молекули С₇₀, С₅₀, С₃₂, С₂₈, С₂₄ та інші. За відкриття фулеренів Роберт Кел, Гарольд Крото та Річард Смоллі були удостоєні Нобелівської премії з хімії за1996 рік.

Отже, фулерени - це вуглецеві багатоатомні молекули із загальною формулою Сn (n - парне число), які мають конфігурацію випуклого замкненого багатогранника. З-поміж усіх інших молекул С60 має найбільш симетричну геометричну форму (рис. 3.7). Молекулі С60 властива велика кількість коливальних та обертових мод, які проявляються у відповідних спектрах.

Малюнок 4.1.

Хімічні сполуки на основі фулеренів називаються фулеридами, наприклад, С₆₀М (М=Na, K, Pb, Cs та ін.), про які ми вже згадували (мал. 4.1.). Фулерени в твердій фазі (кристали, тонкі плівки, кераміки) називаються фулеритами. Технологія одержання фулеренів полягає в переробці графіту в фулерен методом лазерного або електродугового випаровування в атмосфері інертного газу.

Дослідження фулериту С₆₀ виявили, що він належить до молекулярних кристалів, у яких ковалентний зв'язок між атомами вуглецю у кожній молекулі С₆₀ значно сильніший від міжмолекулярного ван-дер-ваальсівського типу. Температура плавлення кристалу С₆₀ близька до 530 К, тобто значно нижча, ніж графіту та алмазу. В такому кристалі молекули С₆₀ зберігають свою індивідуальність. Фулерит С₆₀ є напівпровідником з шириною забороненої зони ?W =1,55 eB. Легуванням в ньому можна створити p-n переходи, і на цій основі виготовляти фулерен - транзистори. Велике зацікавлення викликають можливості застосування в електронній техніці фулеренових нанотрубок. Сьогодні вдається синтезувати трубки діаметром 2 - 20 нм і довжиною до 0.01 мм. Дослідження тривають.

Висновки

Метою даної роботи було вивчення напівпровідників, розкриття особливості напівпровідникових матеріалів, визначення електропровідності напівпровідників та фактори які на неї впливають.

1. У роботі було розглянуто поділ речовин на метали, діелектрики та напівпровідники, встановлено їх основні електрофізичні характеристики.

2. Виявлено особливості напівпровідникових матеріалів, як сировини для виготовлення деталей, виробів, устаткування.

3. З'ясовано фактори, які впливають на електропровідність напівпровідників.

4. У роботі розглянуто вплив домішок на структуру та електрофізичні властивості напівпровідників, утворення донорних та акцепторних рівнів, рівнів прилипання.

5. Розглянуто розподіл напівпровідникових матеріалів на прості напівпровідники, напівпровідникові сполуки та перспективні, ще не до кінця вивчені матеріали.

Список використаної літератури

1. Епифанов Г.И. Физические основы микроэлектроники. М.: Советское радио, 1971, 374 с.

2. Шалимова К.В. Физика полупроводников. М.: Энергия, 1976, 417 с.

3. Гаман Н.И. Физика полупроводниковых приборов. Томск. Издательство Томского университета, 1989. 335 с.

4. Случинская И.А. Основы материаловедения и технологи полупроводников. М.: Либрус, 2002, 376 с.

5. Киттель И. Квантовая теория твёрдого тела. - М.:Мир, 1967. - 491 с.

6. Харрисон У. Теория твёрдого тела. - М.:Мир. - 1978. - 616 с.

7. Ансельм А.И. Введение в теорию полупроводников. - М.: Мир, 1965. - 588 с.

8. Бир Г.А., Пикус Г.Е. Симметрия и деформационные эффекты в полупроводниках. - М.: Наука, 1972. - 583 с.

9. Каллуей Дж. Теория энергетической зонной структуры. - М.:Мир, 1969. - 354 с.

Размещено на Allbest.ru