Алмазоподобные полупроводники

Саратовский государственный технический университет

Кафедра Электронного машиностроения

КУРСОВАЯ РАБОТА

На тему:

АЛМАЗОПОДОБНЫЕ ПОЛУПРОВОДНИКИ.

Получение, свойства, области применения.

Выполнил :

студент II курса гр.

ЭПУ-21

Горев Александр

Проверил:

Доцент Котина Н.М.

Саратов. 2003 г.

РЕФЕРАТ

Ключевые слова:

Полупроводник, неорганический полупроводник, органический полупроводник,

кристаллический полупроводник, аморфный полупроводник, магнитный и

немагнитный полупроводники, твердый раствор, алмазоподобный полупроводник,

кристаллическая структура , донорно-акцепторная связь, электронно-дырочный

переход, инжекционная электролюминесценция, инжекционный лазер.

ЦЕЛЬ РАБОТЫ:

Изучить получение, физические и химические свойства, области применения,

строение и классификацию полупроводниковых материалов и алмазоподобных

полупроводников.

СОДЕРЖАНИЕ

1. Реферат

2. Цель работы

3. Содержание

4. Введение

5. Основная часть

а)Классификация полупроводниковых материалов

б)Полупроводниковые соединения типа АIII В V

в)Физико-химические и электрические свойства

г)Применение полупроводниковых соединений типа АIII ВV

д)Строение и химическая связь полупроводниковых соединений типа АII

ВVI

е)Применение полупроводниковых соединений типа АII ВVI

ж)Твердые растворы на основе соединений АIII ВV

6. Заключение

7. Список использованной литературы

Введение.

Изобретение радио великим русским учёным А.С. Поповым открыло новую

эру в развитии науки и техники. Чтобы обеспечить развитие радиоэлектроники,

потребовалось огромное количество радиодеталей и радиокомпонентов. В

послевоенное десятилетие резисторы, конденсаторы, индуктивные катушки,

электронные лампы и полупроводниковые приборы стали изготовляться в

миллионных и миллиардных количествах. Собираемая из разнородных деталей

электронная аппаратура во многих случаях была громоздкой, тяжелой и не

достаточно надёжной. Так, средний телевизор содержал порядка тысячи

радиодеталей и электронных приборов, занимая объем около 20 литров.

В настоящее время, с использованием современных методов обработки и

получения материалов, удаётся на подложке в 1 квадратный сантиметр

разместить до 600 000 функциональных элементов, но и это теоретически ещё

не предел.

Классификация полупроводниковых материалов.

Полупроводники представляют собой весьма многочисленный класс

материалов. В него входят сотни самых разнообразных веществ – как

элементов, так и химических соединений. Полупроводниковыми свойствами могут

обладать как неорганические, так и органические вещества, кристаллические и

аморфные, твердые и жидкие, немагнитные и магнитные. Несмотря на

существенные различия в строении и химическом составе, материалы этого

класса роднит одно замечательное качество- способность сильно изменять свои

электрические свойства под влиянием небольших внешних энергетических

воздействий. Одна из возможных схем классификации полупроводниковых

материалов приведена на рис.1

[pic]Рис. 1 Классификация полупроводниковых

материалов по составу и свойствам.

Полупроводниковыми свойствами обладают и некоторые модификации олова и

углерода.

Последний существуют двух аллотропных формах – алмаз и графит. Графит по

электрическим свойствам близок к проводникам (?Э 1,7эВ) с высоким квантовыми выходом межзонной

излучательной рекомбинации. Такие материалы используют для создания

эффективных электролюминесцентных источников красного излучения

(светодиодов и лазеров). Твердые растворы

GaхIn1-хP c х=0,5-0,7 обладают эффективной люминесценцией в желто-зеленой

области спектра.

Получение однородных твердых растворов заданного состава представляет

собой весьма трудную технологическую задачу. Обычными методами

кристаллизации из расплава в лучшем случае удается получать однородные

поликристаллические слитки. Монокристаллические слои твердых растворов,

используемых в приборных структурах, осаждают исключительно методами

эпитаксии. Эпитаксию твердых растворов GaAs1-уPу осуществляют на подложках

GaAs или GaP с помощью химических реакций, протекающих в газовой фазе. В то

же время наиболее совершенные эпитаксиальные слои AlхGa1-хAs, AlхGa1-хSb,

GaхIn1-хAs, GaхIn1-хP получают методом жидкофазовой эпитаксии с

использованием галлия или индия в качестве растворителя.

Твердые растворы открывают широкие возможности создания

гетеропереходов и приборов на их основе. Под гетеропереходом понимают

контакт двух полупроводников с различной шириной запрещенной зоны. Для

получения гетеропереходов со свойствами идеального контакта необходимо

выполнить ряд условий совместимости материалов по механическим,

кристаллохимическим и термическим свойствам. Решающим критерием при выборе

материалов контактной пары является соответствие периодов их

кристаллических решеток и температурных коэффициентов линейного расширения.

Если компоненты гетерпары обладают взаимной растворимостью во всем

интервале концентраций, то появляется уникальная возможность создавать

гетеропереходы между химическим соединением АС и твердым раствором

АхВ1-хС на его основе. Это обстоятельство позволяет плавно изменять

свойства материалов на контактной границе, что важно при изготовлении ряда

приборов оптоэлектроники и прежде всего – источников и приемников

излучения. Среди полупроводников типа АIIIВVнаилучшими парами материалов

для создания идеальных гетеропереходов являются системы GaAs-AlхGa1-хAs и

GaSb-AlхGa1-хSb.

Преимущества указанных гетеропар заключаются в том, что период решетки

твердых растворов AlхGa1-хAs и AlхGa1-х Sb слабо зависит от состава и

близок к периоду решетки бинарного соединения (собственно GaAs и GaSb).

Дополнительные степени свободы для варьирования параметрами

сопрягаемых полупроводниковых материалов при получении идеальных

гетеропереходов возникают при использовании четырехкомпонентных твердых

растворов типа АхВ1-хСуД1-у. Среди этой группы материалов наиболее

интересными и изученными являются твердые растворы GaхIn1-хAs1-уPу, в

которых имеет место замещение по обеим подрешеткам при сохранении общей

стехиометрии, т. е. равенство суммарных количеств атомов металла и

металлоида. В качестве исходных компонентов такого твердого раствора можно

рассматривать четыре бинарных соединения: GaP, InP, GaAs и InAs. Особый

интерес представляют твердые растворы GaхIn 1-хAs1-уPу с изопериодическим

замещением по отношению к InP. В зависимости от состава их запрещенная зона

может изменяться в пределах от 0,75 до 1,35 эВ.

Инжекционные лазеры на основе гетерпары InP- Ga In As P

переспективны для применения в волоконно-оптических линиях связи, поскольку

спектральный диапазон их излучения соответствует минимальным оптическим

потерям кварцевого волокна.

Заключение.

Таким образом, мы видим, что уже сейчас полупроводники нашли себе ряд

важнейших применений и что область их практического применения непрерывно и

быстро расширяется. Физика твердого тела, особенно физика полупроводников,

оказала в последнее время заметное влияние на электронику, и, по-видимому,

в течение ближайших лет полупроводниковые приборы будут занимать ведущее

положение в этой области. Многие устройства, скорее всего, будут заменены

новыми, где будут использованы приборы из высококачественных монокристаллов

того или иного полупроводника.

Используемая литература

1. Пасынков В.В., Сорокин В.С. Материалы электронной техники.- М.:

Высшая школа, 1986.

2. Пасынков В.В. Материалы электронной техники.- М.: Высшая школа,

1980.

3. Ортмонд Б. Ф. Введение в физическую химию и кристаллохимию

полупроводников./Под ред. В.М. Глазова.- М.: Высшая школа, 1982.

4.Бонч-Бруевич В.Л., Калашников С. Г. Физика полупроводников.- М.:

Наука,1977.

5. Горелик С.С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и

металловедение.- М. Металлургия, 1973.

6. Справочник по электротехническим материалам. /Под ред.Ю. В.

Корицкого,

В.В. Пасынкова, Б.М. Тареева. – М. : Энергия,1974.

7. Электрорадиоматериалы. /Под ред. Б.М. Тареева.- М.: Высшая

школа,1978.